17.含重铬酸钾(K2Cr2O7)废水普遍存在于制明矾、火柴的工厂,由于K2Cr2O7直接排放会污染环境,因此需要进行处理.某研究小组查阅资料发现:
物质K2Cr2O7溶液Cr(OH)3Cr3+溶液
颜色橙黄色灰绿色沉淀灰绿色
②生成氢氧化物沉淀的pH
Fe(OH)3Cr(OH)3
开始沉淀时1.56.0
沉淀完全时2.88.0
③药剂还原沉淀法是目前应用较为广泛的含铬废水处理方法,其基本原理是在酸性条件下向废水中加入还原剂将Cr2O72-还原成Cr3+,然后再加入石灰或氢氧化钠,使其转化成Cr(OH)3沉淀,从而除去Cr2O72-
(1)配平方程式:1Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
(2)写出在含Cr3+溶液中加入NaOH反应的离子方程式:Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓.
该研究小组设计方案进行实验室模拟,想利用电解法产生Fe2+,进而处理含K2Cr2O7的废水,实验如下:
实验
序号
实验装置实验电压溶液时间现象
22V0.01mol/L K2Cr2O7溶液20 分钟a 极区无明显现象;
b 极区有无色气泡.
(3)a 极的电极材料是Fe.该小组通过实验证明了a极区产生了Fe2+,请描述他们的实验操作取a 极区少量溶液于试管中,向其中滴加铁氰化钾溶液,有蓝色沉淀产生.
该小组同学再次查阅资料,将上述实验方案进一步优化,进行了实验Ⅱ:
实验
序号
实验装置实验电压溶液时间现象
22V0.01mol/LK2Cr2O7溶液中加入少量H2SO4
化,使pH≈1
20 分钟a 极区溶液变浅绿色;
b极区有无色气泡产生,产生红褐色沉淀.
(4)请将实验现象补充完整;解释b极区产生红褐色沉淀的原因b极H+放电,溶液pH升高,a 极产生的Fe2+被Cr2O72-氧化成Fe3+,Fe3+迁移到b极区,与OH-结合生成Fe(OH)3
(5)实验Ⅰ→实验Ⅱ进行了优化,对比实验Ⅰ、Ⅱ,说明优化的依据是调节溶液pH为酸性,保证Cr2O72-的氧化性.
(6)该小组同学想在电解过程中将Cr2O72-转化为Cr(OH)3沉淀除去,请提出措施并说明理由增大溶液pH到合理范围 使Cr2O72-与Fe2+发生反应且Cr(OH)3能沉淀.
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