题目内容

工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理后方可排放.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:CrO42-
H+
①转化
Cr2O
 
2-
7
Fe+
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)若第①步中平衡体系的pH=2,则该溶液显
 
色;向该溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4
为黄色沉淀)则平衡
 
移动(填“向左”或“向右”或“不变”),溶液颜色将
 
.
(2)能说明第①步反应达平衡状态的是
 
(选填编号)
A.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同    B.2υ(Cr2O72-)=υ(CrO42-)   C.溶液的颜色不变
(3)若改变条件使平衡状态的第①步反应向正反应方向移动,则该反应
 
(选填编号).
A.平衡常数K值可以不改变      B.再达平衡前正反应速率一定大于逆反应速率
C.Cr2O72-的浓度一定增大      D.平衡移动时正反应速率一定先增大后减小
(4)第②步中,还原1mol Cr2O72-离子,需要
 
mol的FeSO4?7H2O.
(5)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)
带温下,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Cr2O72-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.
(6)用Fe做电极的原因为
 
.
(7)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
 
.
考点:化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,电解原理
专题:基本概念与基本理论
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,也可根据化学平衡状态的特征:逆、定、动、变、等来回答判断;
(3)根据影响化学反应速率和化学平衡移动的因素来回答判断即可;
(4)在氧化还原反应中,化合价升高值=化合价降低值=转移电子数来计算;
(5)根据Ksp=c(Cr3+)?c3(OH-)来计算氢氧根离子离子的浓度,并计算氢离子浓度和pH的大小;
(6)阳极是活性电极时,阳极本身失电子,生成阳离子;
(7)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2CrO42-(黄色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O右移,溶液呈橙色,
故答案为:橙;
(2)对于平衡:2CrO42-(黄色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O,
A.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同,不一定平衡,故A错误;
B.2υ(Cr2O72-)=υ(CrO42-)不能证明正逆速率相等,所以不是平衡状态,故B错误;
C.溶液的颜色不变,即有色离子浓度不会再不变,达到了化学平衡状态,故C正确;
故选C;
(3)对于平衡:2CrO42-(黄色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O
A.若是浓度引起的平衡的移动,则平衡常数K值可以不改变,故A正确;
B.只要是化学平衡正向移动,则正反应速率一定大于逆反应速率,故B正确;
C.加水稀释,平衡正向移动,但是Cr2O72-的浓度一定减小,故C错误;
D.只要是化学平衡正向移动,正反应速率大于逆反应速率,但是可以增大还可以减小,故D错误.
故选AB.
(4)还原1mol Cr2O72-离子,铬元素化合价从+6价降低到+3价,一共得到电子6mol,亚铁离子被氧化为+3价,应该得到6mol电子,所以还原1mol Cr2O72-离子,
需要6mol的FeSO4?7H2O,故答案为:6;
(5)Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)?c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,则需c(OH-)=
3
Ksp
c(Cr3+)
=
3
10-32
10-5
=10-9mol/L,所以c(H+)=10-5mol/L,即pH=5,故答案为:5.
(6)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+;
(7)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H2:2H++2e-═H2↑;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:本题主要考查了铬及其化合物的性质、氧化还原反应、沉淀溶解平衡和电化学知识等内容,难度中等,抓住题目信息是解题的关键.
练习册系列答案
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;
 
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g.
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.
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温   度 0℃ 20℃ 40℃ 60℃ 80℃
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Cu(NO3)2?6H2O 81.8 125.1
Cu(NO3)2?3H2O 160 178.5 208

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