Question

铬镀层光亮，坚硬，耐热，是优良的装饰性和保护性镀层，长期以来都以六价铬电镀工艺为主，这种工艺污染大，毒性高，我国的《电子信息产品污染控制管理办法》明确规定，从2007年3月1日起控制六价铬工艺的使用，改用三价铬的电镀工艺是研究的热点．某电解槽阴极是铜，阳极是惰性金属，电解液中含Cr₂（SO₄）₃ 0.45kg?L^-1、体积 100L的水溶液．通电一段时间后，当通过的电子为56mol时，阴极铜增重0.338kg．
（1）阳极电极反应方程式

 

．
（2）理论上阴极生成的气体在标准状况下的体积为

 

L．
（3）已知：酸性条件下Cr³⁺ 不与S^2-反应．某研究小组设计实验回收含该电镀废液（主要含Cu²⁺，Cr³⁺，
Cr₂O₇^2-）中的铬，所用到的试剂有Na₂SO₃，Na₂S，NaOH[铬以Cr（OH）₃形式回收]，写出该小组的实验方案所涉及到的离子方程式：

 

、

 

、

 

．
（4）上述实验铬的回收效率与NaOH的用量有关，如图所示，则反应Cr（OH）₃+OH^-?Cr（OH）

- 4

的平衡常数
K=

 

．为获取铬的最佳回收效果该小组的实验过程中，应采取的措施是

 

．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）电解时阳极上氢氧根离子放电；
（2）铜电极上质量增加，说明铜电极上有铬析出，根据铬的质量计算转移电子数，铬得到的电子数小于60mol，所以阴极上还有氢气生成，根据氢气和转移电子的关系水解氢气的体积；
（3）亚硫酸根离子具有还原性，能被Cr₂O₇^2-氧化生成硫酸根离子，铜离子和硫离子反应生成硫化铜沉淀，铬离子和氢氧根离子反应生成氢氧化铬沉淀；
（4）当pH=12时，残留的铬离子的浓度是2.6mg/L，根据平衡常数公式计算；根据残留浓度确定溶液合适的pH．

解答： 解：（1）电解时阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；  
（2）铜电极上质量增加，说明铜电极上有铬析出，析出的铬得到电子的物质的量=

338g

52g/mol

×3=19.5mol＜60mol，所以阴极上还有氢气生成，生成氢气的体积=

(56-19.5)mol

2

×22.4L/mol=408.8L，
故答案为：408.8；
（3）亚硫酸根离子具有还原性，能被Cr₂O₇^2-氧化生成硫酸根离子，铜离子和硫离子反应生成硫化铜沉淀，铬离子和氢氧根离子反应生成氢氧化铬沉淀，所以涉及的离子反应方程式为：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，Cu²⁺+S^2-═CuS↓，Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓，
故答案为：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，Cu²⁺+S^2-═CuS↓，Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓；
（4）当pH=12时，残留的铬离子的浓度是2.6mg/L，平衡常数K=

2.6×10-3 52 mol/L

0.01mol/L

=5×10^-3，
当溶液的pH=9.5时铬离子浓度最小，所以应调节溶液的pH=9.5，
故答案为：5×10^-3；调节溶液的pH值为9.5．

点评：本题考查了电解原理及离子方程式的书写，注意（2）题中阴极上不仅析出金属单质，还析出氢气，要根据转移电子守恒确定是否产生氢气，为易错点．