Question

9．含铬污水处理是污染治理的重要课题．
污水中铬元素以Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-形式存在，常见除铬基本步骤是：

（1）加酸可以使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
若常温下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-浓度为0.1 mol•L^-1，Cr₂O₇^2-浓度是CrO₄^2-浓度的10倍，该化学平衡常数K=1.0×10⁵．
（2）六价铬的毒性大约是三价铬的100倍，二氧化硫还原法是在酸性溶液中通SO₂将Cr₂O₇^2-还原，反应的离子方程式为3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O．而后再加碱将Cr³⁺沉淀，已知常温下K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，要使c（Cr³⁺）降低到10^-5mol•L^-1，溶液的pH应升高到5．
（3）电解还原法是利用电解产生的Fe²⁺将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺．电解装置所用的电极材料是碳棒和铁片，其中铁片连接直流电源的正极．
（4）Cr（OH）₃为绿色粘性沉淀，类似于Al（OH）₃既溶于酸又能溶于强碱溶液．Cr（OH）₃溶于稀硫酸的化学方程式为2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据化学平衡常数K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）×{c}^{2}（{H}^{+}）}$进行计算；
（2）二氧化硫具有还原性，在酸性溶液中通SO₂将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺，自身被氧化为SO₄^2-；根据K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32计算c（OH^-），从而计算pH；
（3）利用电解产生的Fe²⁺将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺，则Fe为阳极生成Fe²⁺；
（4）Cr（OH）₃与Al（OH）₃性质类似，Cr（OH）₃与稀硫酸反应生成硫酸铬和水．

解答 解：：（1）若常温下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-浓度为0.1mol•L^-1，Cr₂O₇^2-浓度是CrO₄^2-浓度的10倍即CrO₄^2-浓度为0.01mol•L^-1，化学平衡常数K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）×{c}^{2}（{H}^{+}）}$=$\frac{0.1}{0.0{1}^{2}×0．{1}^{2}}$=1.0×10⁵，
故答案为：1.0×10⁵；
（2）二氧化硫具有还原性，在酸性溶液中通SO₂将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺，自身被氧化为SO₄^2-，反应离子方程式为：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O，
K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32，则c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9mol•L^-1，则溶液中c（H⁺）=10^-5mol•L^-1，溶液pH=-lg10^-5=5，
故答案为：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；5；
（3）利用电解产生的Fe²⁺将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺，则Fe为阳极生成Fe²⁺，Fe连接直流电源的正极，
故答案为：正；
（4）Cr（OH）₃与Al（OH）₃性质类似，Cr（OH）₃与稀硫酸反应生成硫酸铬和水，反应方程式为：2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O，
故答案为：2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O．

点评 本题考查平衡常数计算、溶度积有关计算、电解原理、氧化还原反应、元素化合物性质等，侧重考查学生对基础知识的迁移应用能力．