Question

工业废水中常含有一定量的Cr2O和CrO，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。

方法1：还原沉淀法

该法的工艺流程为

 

其中第①步存在平衡：

2CrO(黄色)＋2H＋Cr2O(橙色)＋H2O

(1)若平衡体系的 pH ＝ 2，该溶液显________色。

(2)能说明第①步反应达平衡状态的是________。

a．Cr2O和CrO 的浓度相同

b．2v(Cr2O)＝v(CrO)

c．溶液的颜色不变

(3)第②步中，还原 1 mol Cr2O 离子，需要______mol的FeSO4·7H2O。

(4)第 ③步生成的Cr(OH)3 在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：

Cr(OH)3(s) Cr3＋(aq)＋3OH－(aq)

常温下，Cr(OH)3 的溶度积Ksp＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝10－32，要使 c(Cr3＋)降至10－5mol/L，溶液的pH应调至________。

方法2：电解法

该法用 Fe 做电极电解含Cr2O的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液 pH 升高，产生 Cr(OH)3 沉淀。

(5)用Fe做电极的原因为______________________________________

(6)在阴极附近溶液 pH 升高的原因是(用电极反应解释)________________，溶液中同时生成的沉淀还有________。

 

Answer 1

(1)橙　(2)c　(3)6　(4)5

(5)阳极反应为 Fe－2e－=Fe2＋，提供还原剂Fe2＋

(6)2H＋＋2e－=H2↑　Fe(OH)3

【解析】本题主要结合工业废水的处理考查溶液中的平衡问题、氧化还原反应和电解原理的应用等知识，意在考查考生综合运用化学理论知识解决实际问题的能力。

(1)pH ＝ 2 时，反应正向进行的速率较大，溶液呈橙色。

(2)达到平衡状态时，正逆反应速率相等，混合物中各组分浓度保持不变，但不一定相等，溶液的颜色不再发生改变，即只有 c 正确。

(3)根据反应前后 Cr 和 Fe 元素的化合价变化，可确定还原 1 mol Cr2O需 6 mol FeSO4·7H2O。

(4)当 c(Cr3＋)＝ 10－5 mol/L时，根据 Ksp 的表达式可求出 c(OH－)＝ 10－9 mol/L，则此时溶液 pH ＝ 5。

(5)用铁做阳极，反应中生成Fe2＋，提供还原剂。

(6)阴极 H＋ 得电子生成 H2，随着电解的进行，溶液的 pH逐渐增大，溶液中还会生成 Fe(OH)3 沉淀。