Question

1．含铬污水处理是污染治理的重要课题．污水中铬元素以Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-形式存在，常见除铬基本步骤是：

（1）加酸可以使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
若常温下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-浓度为0.1mol•L^-1，Cr₂O₇^2-浓度是CrO₄^2-浓度的10倍，该化学平衡常数K=1.0×10⁵．
（2）六价铬的毒性大约是三价铬的100倍，二氧化硫还原法是在酸性溶液中通SO₂将Cr₂O₇^2-还原，反应的离子方程式为3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O．而后再加碱将Cr³⁺沉淀，已知常温下K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，要使c（Cr³⁺）降低到10^-5mol•L^-1，溶液的pH应升高到5．
（3）电解还原法是利用电解产生的Fe²⁺将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺．电解装置所用的电极材料是碳棒和铁片，其中铁片连接直流电源的正极．
（4）Cr（OH）₃为绿色粘性沉淀，类似于Al（OH）₃既溶于酸又能溶于强碱溶液．Cr（OH）₃溶于稀硫酸的化学方程式为2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3H₂O．往100.00mL 0.1000mol•L^-1CrCl₃溶液滴加1.000mol•L^-1NaOH溶液，请画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系图

Answer 1

分析 （1）根据化学平衡常数K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）{c}^{2}（{H}^{+}）}$进行计算；
（2）根据二氧化硫具有还原性，在酸性溶液中通SO₂将Cr₂O₇^2-还原生成硫酸根和三价铬离子；根据K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32计算c（OH^-），从而计算PH；
（3）Fe作阳极失电子生成亚铁离子，提供还原剂；
（4）Cr（OH）₃溶于稀硫酸生成硫酸铬和水，根据反应的量画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系图．

解答 解：（1）若常温下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-浓度为0.1mol•L^-1，Cr₂O₇^2-浓度是CrO₄^2-浓度的10倍即CrO₄^2-浓度为0.01mol•L^-1，化学平衡常数K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）{c}^{2}（{H}^{+}）}$=$\frac{0.1}{0.0{1}^{2}×0．{1}^{2}}$=1.0×10⁵，
故答案为：1.0×10⁵；
（2）因为二氧化硫具有还原性，在酸性溶液中通SO₂将Cr₂O₇^2-还原生成硫酸根和三价铬离子，所以离子方程式为：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；因为K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，所以c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9mol•L^-1，则PH=5，
故答案为：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；5；
（3）电解还原法是利用电解产生的Fe²⁺将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺，Fe作阳极失电子生成亚铁离子，提供Fe²⁺作还原剂，所以Fe与正极相连；
故答案为：正；
（4）Cr（OH）₃溶于稀硫酸生成硫酸铬和水，化学方程式为2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O，往100.00mL 0.1000mol•L^-1CrCl₃溶液滴加1.000mol•L^-1NaOH溶液，根据反应Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃，Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，所以应该为三份沉淀，一份溶解，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系图为，
故答案为：2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O；．

点评 本题考查了平衡常数的计算、氧化还原反应、溶度积常数的计算等知识点，题目难度中等，注意把握平衡常数和溶度积常数的表达式以及计算方法，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．