如图为电解法处理含CN-.Cr2O72-和CrO42-等有害离子的酸性废水的示意图.图①处电解池中利用阳极产生的阳离子将Cr2O72-和CrO42-还原成Cr3+.经分离有害金属离子后.废液经④处电解池.将CN-转化为CO32-和N2而除去．根据信息回答下列问题:(1)①④电解池的阴极会产生一种可燃气体.该气体是氢气,步骤③使用稍过量的石灰.既� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

1．如图为电解法处理含CN^-、Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-等有害离子的酸性废水的示意图，图①处电解池中利用阳极产生的阳离子将Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-还原成Cr³⁺，经分离有害金属离子后，废液经④处电解池，将CN^-转化为CO₃^2-和N₂而除去．根据信息回答下列问题：

（1）①④电解池的阴极会产生一种可燃气体，该气体是氢气；步骤③使用稍过量的石灰，既完全沉淀Cr³⁺，又降低SO₄^2-的含量，由此可知残渣2的成分为Cr（OH）₃和硫酸钙
（2）步骤①中阳极的电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，产生的阳离子还原Cr₂O₇^2-的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
（3）步骤④的电解池中，阳极的电极反应式为2CN^--12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．
（4）已知②溶液中所含Cr³⁺的浓度为0.6mol/L，为防止Fe（OH）₃残渣中含有Cr（OH）₃，②所调节pH值应小于4．[常温下，Cr（OH）₃的溶度积常数 K_sp=6×10^-31]
（5）最初废水中CN^-的浓度为0.08mol/L，要完全处理1m³这种废水，①④两处电解池阴极得到气体在标况下的总体积至少为24.64m³（忽略整个过程溶液体积变化，各步反应均完全，各电极只发生单一反应且空气不参加反应）．

分析酸性废水以铁作阳极发生氧化反应，此时的阴极发生还原反应生成氢气，阳极产生的亚铁离子还原Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-生成Cr³⁺，本身被氧化成三价铁离子，调节溶液的pH使铁离子沉淀，然后过滤向滤液中加入过量的氧化钙完全沉淀Cr³⁺，同时钙离子与硫酸生成微溶的硫酸钙，所以残渣是Cr（OH）₃和硫酸钙，最后用惰性电极电解含CN^-的碱性溶液，阳极是CN^-放电，转化为CO₃^2-和N₂而除去，阴极是水电离产生的氢离子放电，生成氢气，从而将有毒的CN^-而使酸性废水达到排放的标准，由此解答．

解答解：酸性废水以铁作阳极发生氧化反应，此时的阴极发生还原反应生成氢气，阳极产生的亚铁离子还原Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-生成Cr³⁺，本身被氧化成三价铁离子，调节溶液的pH使铁离子沉淀，然后过滤向滤液中加入过量的氧化钙完全沉淀Cr³⁺，同时钙离子与硫酸生成微溶的硫酸钙，所以残渣是Cr（OH）₃和硫酸钙，最后用惰性电极电解含CN^-的碱性溶液，阳极是CN^-放电，转化为CO₃^2-和N₂而除去，阴极是水电离产生的氢离子放电，生成氢气，从而将有毒的CN^-而使酸性废水达到排放的标准，
（1）①④电解池的阴极都是氢离子放电产生一种可燃气体是氢气，该气体是氢气，步骤③使用稍过量的石灰，同时钙离子与硫酸生成微溶的硫酸钙，所以残渣是Cr（OH）₃和硫酸钙，故答案为：氢气；Cr（OH）₃和硫酸钙；
（2）步骤①中阳极是铁失去电子变成亚铁离子，电极反应式为：Fe-2e^-=Fe²⁺，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⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（3）步骤④的电解池中，阳极是CN^-发生氧化反应，电极反应式为：2CN^--12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，故答案为：2CN^--12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
（4）Ksp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-），c（OH^-）=$\root{3}{\frac{Ksp}{c（C{r}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{6×1{0}^{-31}}{0.6}}$mol/L=10^-10mol/L，所以c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-10}}$mol/L=10^-4mol/L，所以pH=4，故答案为：4；
（5）根据电子转移相等，②溶液中所含Cr³⁺的浓度为0.6mol/L，所以n（Cr³⁺）=600mol，根据Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，所以6e^-～2Cr³⁺～3H₂，则①生成V（H₂）=$\frac{600×3×22.4}{2}$L=20160L，根据电极2CN^--12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，最初废水中CN^-的浓度为0.08mol/L，所以n（CN^-）=80mol，2CN^-～10e^-～5H₂，生成V（H₂）=$\frac{80×5×22.4}{2}$L=4480L，①④两处电解池阴极得到气体在标况下的总体积至少为20160L+4480L=24.64m³，故答案为：24.64．

点评本题考查物质的分离、提纯的实验设计，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，题目以实验形式考查电解原理及难溶电解质的溶解平衡和沉淀转化，注意信息与所学知识的结合来解答，并注意氧化还原反应及图表数据的应用，题目难度中等．

练习册系列答案

17．向下例配合物的水溶液中加入AgNO₃溶液，不能生成AgCl沉淀的是（　　）

[Co（NH₃）₃Cl₃]

[Co（NH₃）₆]Cl₃

[Co（NH₃）₄Cl₂]Cl

[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂

14．如图是某条件时N₂与H₂反应过程中能量变化的曲线图．下列叙述正确的是（　　）

	A．	升高温度可增大正反应速率，降低逆反应速率
	B．	正反应的活化能大于逆反应的活化能
	C．	a曲线是未加入催化剂时的能量变化曲线
	D．	该反应的热化学方程式为：2NH₃?N₂+3H₂△H=-92 kJ•mol^-1

1．在低温下电解饱和KHSO₄溶液可制备K₂S₂O₈，电解装置如图所示．下列说法不正确的是（　　）

	A．	阳极的电极反应式为2SO₄^2--2e^-═S₂O₈^2-
	B．	电解的总反应方程式为2KHSO₄$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$K₂S₂O₈+H₂↑
	C．	一段时间后，溶液的pH减小
	D．	电解过程中，阳极产生微量能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的有色单质气体，该气体可能是O₃

6．某含有Na₂SO₄的亚硫酸钠样品，测得其中含氧量为40.0%，则含硫量为（　　）

13．NH₄Cl晶体中含有多种化学键，其中一定不含有的化学键是（　　）

10．已知A、B、C、D、E是短周期中的元素，它们的原子序数依次增大．A元素原子形成的离子核外电子数为0，C、D在元素周期表中处于相邻的位置，B原子的最外层电子数是内层电子数的2倍．E元素与D元素同主族；E的单质为黄色晶体．
（1）请写出C元素的名称氮；
（2）A、D、E三元素组成的化合物的化学键类型是共价键；
（3）上述元素的氢化物稳定性最强的是H₂O；
（4）写出A、B、C、D四元素形成的离子化合物的化学式NH₄HCO₃ 或（NH₄）₂CO₃．

11．下列事实与氢键有关的是（　　）

	A．	水结成冰体积膨胀，密度变小
	B．	水加热到很高的温度都难以分解
	C．	HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
	D．	CH₄、SiH₄、GeH₄、SnH₄熔点随相对分子质量增大而升高

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