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工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,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:还原沉淀法工艺流程为:CrO42-
H+
①转化
Cr2O72-
Fe2+
②还原
Cr3+
OH-
③沉淀
Cr(OH)3↓
其中第①步存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O
(1)能说明第①步反应达平衡状态的是
 
.
a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同  b.2v(Cr2O72-)=v(CrO42-)  c.溶液的颜色不变
(2)第②步中,还原1molCr2O72-离子,需要
 
mol的FeSO47H2O.
方法2:电解法  用Fe做电极电解含Cr2O72-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.
(3)用Fe做电极的原因为
 
.
(4)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
 
.
(5)电镀废液中Cr2O72-可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):
Cr2O72-(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)?2PbCrO4(s)+2H+(aq)△H<0
该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是
 

考点:化学平衡状态的判断,常见化学电源的种类及其工作原理,化学平衡建立的过程
专题:基本概念与基本理论
分析:(1)判断平衡状态的方法:V正=V逆,或各组分的浓度保持不变,即能变的量保持不变则说明已达平衡;
(2)根据得失电子守恒来计算;
(3)阳极是活性电极时,阳极本身失电子,生成阳离子;
(4)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;
(5)根据升高温度反应速率加快,平衡逆向移动,pH越大,平衡正向移动,Pb2+的浓度越大,平衡正向移动,结合图象分析.
解答: 解:(1)a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同,与起始量和转化率有关,不一定为平衡状态,故不选;
b.2v(Cr2O72-)=v(CrO42-),没有体现正逆反应,故不选;
c.溶液的颜色不变,平衡时各物质的浓度不再改变,即溶液的颜色不再改变,故选;
故答案为:c;
(2)根据电子得失守恒可知,还原1molCr2O72-离子得到Cr3+,得电子:2×(6-3)=6mol,需要FeSO4?7H2O的物质的量为:6÷(3-2)=6,故答案为:6;
(3)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+;
(4)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;
(5)A.升高温度平衡逆向移动,化学平衡常数减小,与图象一致,故A正确;
B.pH越大,平衡正向移动的趋势越大,Cr2O72-转化率增大,与图象不符,故B错误;
C.升高温度,反应速率增大,与图象不符,故C错误;
D.Pb2+的浓度越大,平衡正向移动,Cr2O72-的物质的量越小,与图象不符,故D错误;
故答案为:A.
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.
练习册系列答案
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降低太气中CO2含量及有效开发利用CO2,是科学家研究的重要课题.
(1)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:
2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.4kJ?mol-1
①某温度下,将2.0mol CO2(g)和6.0mol H2(g)充入体积可变的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化如下表所示.
   P1  P2  P3
 T1  0.10  0.04  0.02
 T2  0.20  0.16  0.05
 T3  0.40  0.35  0.20
则Pl
 
P3(填“>”“<”或“=”,下同).若T1、Pl,T3、P3时平衡常数分别为K1、K3,则K1
 
K3.T1、Pl时H2的平衡转化率为
 
.
②一定条件下,t上述反应在密闭容器中达平衡.当仅改变影响反应的一个条件,引起的下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是
 
.
a.反应物的浓度降低           b.容器内压强增大
c.正反应速率大于逆反应速率    d.化学平衡常数K增大
(2)碳酸氢钾溶液加水稀释,
c(HCO3)
c(C
O
2-
3
)
 
(填“增大”“不变”或“减小”).用碳酸钾溶液吸收空气中CO2,当溶渡呈中性时,下列关系或说法正确的是
 
.
a.c(K+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)
b.c(HCO3-)>c(CO32-)
c.降低温度,c(H+)?c(OH-)不变
(3)向盛有FeCl3溶液的试管中滴加少量碳酸钾溶液,立即产生气体,溶液颜色加深,用激光笔照射能产生丁达尔效应,反应的离子方程式为
 
.

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