Question

工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理．常用的处理方法有两种．
方法l：还原沉淀法该法的工艺流程为CrO₄^2-

H+

①转化

Cr₂O₇^2-

Fe2+

②还原

Cr³⁺

OH-

③沉淀

Cr（OH）₃↓其中第①步存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺═Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O（1）若平衡体系的pH=2，则溶液显

 

色．
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是

 

．a．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同b．2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）
c．溶液的颜色不变
（3）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）═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Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）₃沉淀．
（4）用Fe做电极的原因为

 

．
（5）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

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,电解原理

专题：电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题

分析：（1）根据外界条件对平衡的影响来确定平衡移动方向，从而确定离子浓度大小和溶液颜色变化；
（2）根据判断平衡状态的方法：V_正=V_逆，或各组分的浓度保持不变则说明已达平衡；
（3）根据溶度积常数以及水的离子积常数来进行计算；
（4）阳极是活性电极时，阳极本身失电子，生成阳离子；
（5）溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少，即氢离子在阴极得电子，PH升高，氢氧根离子浓度增大，离子浓度幂的乘积大于溶度积，所以金属阳离子会生成氢氧化物沉淀．

解答： 解：（1）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，故答案为：橙；
（2）a．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度不是相同，而是不变，故错误；
b．2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-），未体现正逆的关系，故错误；
c．溶液的颜色不变，说明浓度不变，正逆反应速率相等，故选：C；
（3）当c（Cr³⁺）=10^-5mol/L时，溶液的c（OH^-）=

3	10-32 10-5

=10^-9 mol/L，c（H⁺）═

10-14

10-9

=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至5，故答案为：5；
（4）在电解法除铬中，铁作阳极，阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供还原剂Fe²⁺；故答案为：阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，提供还原剂Fe²⁺；
（5）在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H⁺放电生成H₂的同时，大量产生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也将转化为Fe（OH）₃沉淀，故答案为：2H⁺+2e═H₂↑；Fe（OH）₃．

点评：本题综合考查了化学平衡原理、氧化还原反应、沉淀溶解平衡和电化学知识等内容．分析时要根据题给信息，结合相关原理进行解答．