Question

含铬化合物有毒，对人畜危害很大．因此含铬废水必须进行处理才能排放．
已知：
（1）在含+6价铬的废水中加入一定量的硫酸和硫酸亚铁，使+6价铬还原成+3价铬；再调节溶液pH在6～8之间，使Fe³⁺和Cr³⁺转化为Fe（OH）₃、Cr（OH）₃沉淀而除去．
①写出Cr₂O₇^2-与FeSO₄溶液在酸性条件下反应的离子方程式______．
②用离子方程式表示溶液pH不能超过10的原因______．
（2）将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解．阳极区生成的Fe²⁺和Cr₂O₇^2一发生反应，生成的Fe³⁺和Cr³⁺在阴极区与OH^一结合成氢氧化物沉淀而除去．
①写出阴极的电极反应式______．
②电解法中加入氯化钠的作用是______．
（3）某化学兴趣小组以含+6价铬和+2价锰的工业废水为试样，研究铁屑用量和pH对废水中铬、锰去除率的影响．
①取100mL废水于250mL三角瓶中，调节pH到规定值，分别加入不同量的废铁屑．得到铁屑用量对铬和锰去除率的影响如图1所示．则在pH一定时，废水中铁屑用量为______时，锰、铬去除率最好．

②取100mL废水于250mL三角瓶中，加入规定量铁粉，调成不同的pH．得到pH对铬和锰去除率的影响如图2所示．则在铁屑用量一定时，废水pH=______时锰、铬去除率最好．

Answer 1

解：（1）二价铁离子有还原性，Cr₂O₇^2-有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，二价铁离子被氧化成三价铁离子，Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，反应方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2 Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②由题意可知，当pH超过10即c（OH^-）≥10^-4mol?L^-1时，Cr（OH）₃转变成CrO₂^-：Cr（OH）₃+OH^-═CrO₂^-+2H₂O，
故答案为：Cr（OH）₃+OH^-═CrO₂^-+2H₂O；
（2）①将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解，阳极上铁失电子生成二价铁离子，阴极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：2H⁺+2e^-═H₂↑或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，
故答案为：2H⁺+2e^-═H₂↑或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-；
②水是弱电解质，所以蒸馏水的导电能力很小，氯化钠是强电解质，在水中能完全电离导致溶液阴阳离子浓度增大，所以能增强溶液导电性，
故答案为：增强溶液导电性．
（3）①根据图1知，当铁用量逐渐增大时，离子的去除率先增大后减小，当废水中铁屑用量为15%时锰、铬去除率最好；
故答案为：15%；
②根据图2知，当溶液的PH值逐渐增大时，锰离子的去除率先减小后增大，铬的去除率先增大后减小，当PH=4时锰、铬去除率最好；
故答案为：4；
分析：（1）①二价铁离子有还原性，Cr₂O₇^2-有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，根据电子得失配平；
②由题意可知，当pH超过10即c（OH^-）≥10^-4mol?L^-1时，Cr（OH）₃转变成CrO₂^-，
（2）①阴极上水中的氢离子放电生成氢气；
②水是弱电解质，导电性能较差，氯化钠是强电解质能增强水的导电性；
（3）根据图可知，当两种离子的去除率都较大时所对应的PH值和百分量即是．
点评：本题考查了氧化还原反应离子方程式的书写、电极反应式的书写，分析图的能力等知识，难度中等．