Question

工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O和CrO，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進行處理。常用的處理方法有兩種。

方法1：還原沉淀法

該法的工藝流程為

CrOCr₂OCr^3＋Cr(OH)₃↓

其中第①步存在平衡：

2CrO(黃色)＋2H^＋Cr₂O(橙色)＋H₂O

(1)若平衡體系的pH＝2，該溶液顯________色。

(2)能說明第①步反應(yīng)達平衡狀態(tài)的是__________。

a．Cr₂O和CrO的濃度相同

b．2v(Cr₂O)＝v(CrO)

c．溶液的顏色不變

(3)第②步中，還原1 mol Cr₂O離子，需要________mol的FeSO₄·7H₂O。

(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)Cr^3＋(aq)＋3OH^－(aq)

常溫下，Cr(OH)₃的溶度積K_sp＝c(Cr^3＋)·c³(OH^－)＝10^－32，要使c(Cr^3＋)降至10^－5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至________。

方法2：電解法

該法用Fe做電極電解含Cr₂O的酸性廢水，隨著電解進行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)₃沉淀。

(5)用Fe做電極的原因為________________________________________

________________________________________________________。

(6)在陰極附近溶液pH升高的原因是(用電極反應(yīng)解釋)________________________。溶液中同時生成的沉淀還有__________。

Answer 1

 (1)橙　(2)c　(3)6　(4)5      (5)陽極反應(yīng)為Fe－2e^－===Fe^2＋，提供還原劑Fe^2＋

(6)2H^＋＋2e^－===H₂↑　Fe(OH)₃

【解析】 (1)溶液pH＝2時，溶液中c(H^＋)濃度較大，平衡正向移動，故溶液顯橙色。

(2)a項，由于反應(yīng)平衡常數(shù)未知，故反應(yīng)進行的程度也未知，當兩者濃度相等時，反應(yīng)不一定達到平衡；b項，沒有指明這些物質(zhì)的反應(yīng)速率代表正反應(yīng)還是逆反應(yīng)，也不能說明一定達到平衡；c項，當溶液的顏色不變時，說明體系中各微粒濃度都不再改變，故達到平衡狀態(tài)。

(3)結(jié)合關(guān)系式Cr₂O～2Cr^3＋～6e^－、Fe^2＋～Fe^3＋～e^－，根據(jù)電子守恒可知Cr₂O～6Fe^2＋，故需要6 mol FeSO₄·7H₂O。

(4)因為c(OH^－)＝＝＝10^－9mol·L^－1，故c(H^＋)＝10^－5mol·L^－1，pH＝5。

(5)當用鐵作電極時，陽極反應(yīng)式為Fe－2e^－===Fe^2＋，生成的Fe^2＋具有還原性，將Cr₂O還原為Cr^3＋，從而生成Cr(OH)₃沉淀，因而鐵作電極是為了生成還原劑Fe^2＋。

(6)在陰極上只能是H^＋得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H^＋＋2e^－===H₂↑，隨著電極附近c(H^＋)減小，使得溶液中c(OH^－)＞c(H^＋)，溶液顯堿性；同時，陽極上生成的Fe^2＋被Cr₂O氧化為Fe^3＋，隨著堿性的增強而生成Fe(OH)₃沉淀下來。