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:还原沉淀法该法的工艺流程为:CrO42-$\underset{\stackrel{{H}^{+}}{→}}{①转化}$Cr2O72-$\underset{\stackrel{F{{e} {3}}^{+}}{→}}{� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

20．工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，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：还原沉淀法该法的工艺流程为：
CrO₄^2-$\underset{\stackrel{{H}^{+}}{→}}{①转化}$Cr₂O₇^2-$\underset{\stackrel{F{{e}_{3}}^{+}}{→}}{②}$Cr³⁺$\underset{\stackrel{O{H}^{-}}{→}}{③沉淀}$Cr（OH）₃↓
其中第①步存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?CrO₇^2-（橙色）+H₂O
（1）若平衡体系的pH=2，该溶液显橙色．
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是ac（填字母）．
a．2v_正（Cr₂O₇^2-）═v_逆（CrO₄^2-）
b．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同
c．溶液的颜色不变
（3）完成第②步中氧化还原反应的离子方程式：1Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
（4）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）
常温下，Cr（OH）₃的溶度积K₃₀=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=1×10 ^-32，要使Cr³⁺沉淀完全（Cr³⁺浓度等于或小于1×10^-5mol．L^-l时，Cr³⁺已沉淀完全），溶液的pH至少应调至5
方法2：电解法
该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇^2-；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．
（5）用Fe做电极的原因为阳极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，提供还原剂Fe²⁺．
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）2H⁺+2e^-=H₂↑．溶液中同时生成的沉淀还有Fe（OH）₃（填化学式）．

分析（1）若平衡体系的pH=2，溶液呈酸性，平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移；
（2）达到平衡时，V_正=V_逆，各组分的浓度保持不变；
（3）反应中Cr元素化合价由+6价降低到+3价，Fe元素化合价由+2价升高到+3价，结合元素化合价的变化配平；
（4）根据溶度积常数进行计算；
（5）阳极是活性电极时，阳极本身失电子，生成阳离子；
（6）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2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，故答案为：橙；
（2）对于平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，
a．当2v_正（Cr₂O₇^2-）═v_逆（CrO₄^2-）时，说明正逆反应速率相等，故反应处于平衡状态，故a正确；
b．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同，不一定平衡，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；
故答案为：ac；
（3）第②步中的氧化还原反应为亚铁离子被重铬酸钾氧化生成铬离子和亚铁离子，反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：1、6、14H⁺、2、6、7H₂O；
（4）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^-）=$\root{3}{\frac{Ksp}{c（C{r}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9mol/L，所以c（H⁺）=10^-5mol/L，即pH=5，
故答案为：5；
（5）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⁺；
（6）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．

点评本题考查较为综合，涉及物质的分离、提纯、氧化还原反应以及电解等知识，侧重于学生的分析、实验、计算能力的考查，为高考常见题型，答题时注意审题，把握提给信息，难度中等．

练习册系列答案

11．高氯酸是一种酸性极强的无机含氧酸，可用于制备高氯酸盐、人造金刚石提纯等方面．
查阅资料得到以下有关高氯酸的信息：

名称	分子式	外观	沸点
高氯酸	HClO₄	无色液体	130℃

工业上生产高氯酸的同时还生产了亚氯酸钠，工业流程如图：

（1）操作①的名称是过滤．
（2）反应器Ⅰ中投料时需加入过量浓硫酸，请简述目的为了产物能得到HClO₄而不是NaClO₄．
（3）反应器Ⅱ中发生反应的离子方程式为4OH^-+SO₂+2ClO₂=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
（4）某学习小组模拟工业流程图中的蒸馏过程，有液体流出时立即收集产品以获得HClO₄纯品．请评价这一操作是否合理并说明理由不合理，因为水的沸点是100℃，HClO₄的沸点是130℃，所以最先蒸馏流出的是水而不是HClO₄．
（5）若想得到201kg的 HClO₄纯品，至少需要NaClO₃639kg．
（6）工业上也可用铂作阳极、铜作阴极电解盐酸制得高氯酸，在阳极区可得到20%的高氯酸．写出阳极的电极反应式（其中盐酸与高氯酸以化学式出现）4H₂O+HCl-8e^-=HClO₄+8H⁺．

N₂O和CO₂

O₃和NO₂

CH₄和NH₃

OH^-和NH₂

15．下列实验装置图（有些图中部分夹持仪器未画出）能达到其实验目的是（　　）


A．证明酸性：盐酸＞碳酸＞苯酚	B．溴水褪色一定产生了乙烯

C．分离溴乙烷和水	D．检查装置的气密性

5．日常饮水中NO₃的含量是水质卫生检验的重要标准之一，达到一定浓度时会对人体健康产生危害．为了降低饮水中NO₃^-的浓度，某自来水厂设计了如下方案：

下列说法不正确的是（　　）

	A．	该方案在调节pH时，若pH过大或过小都会造成Al的利用率降低
	B．	在加入铝粉的反应中，氧化产物和还原产物的物质的量之比为10：3
	C．	用熟石灰调节PH主要原因是价格便宜且引入的Ca²⁺对人体无毒
	D．	为了降低能耗，工业上往往用AlCl₃代替固体a来制备固体b