Question

【題目】工業(yè)含鉻廢水的處理原理是將Cr2O72－轉(zhuǎn)化為Cr3+，再將Cr3+轉(zhuǎn)化為Cr（OH）3沉淀。利用硫酸工業(yè)廢氣中的SO2處理含鉻廢水，既充分利用資源、以廢治廢，還能節(jié)約生產(chǎn)成本。

（1）工業(yè)上處理100 L Cr2O72－含量為108 mg·L－1的含鉻廢水，至少需要 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）SO2。

（2）已知：Ksp[Cr（OH）3]＝1×10－30。室溫下，除去被SO2還原所得溶液中的Cr3＋（使其濃度小于1×10－6 mol·L－1），需調(diào)節(jié)溶液pH 。

（3）三價(jià)鉻Cr（Ⅲ）與雙氧水反應(yīng)可用于合成鉻黃（PbCrO4）。控制其他條件不變，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，考察反應(yīng)溫度對(duì)Cr（Ⅲ）轉(zhuǎn)化率的影響（如圖所示）。溫度超過(guò)70℃時(shí)，Cr（Ⅲ）轉(zhuǎn)化率下降的原因是 。

（4）光照下，草酸（H2C2O4）也能將Cr2O72－轉(zhuǎn)化為Cr3+�；瘜W(xué)式為Al2Fe（SO4）4的某發(fā)鹽（毛發(fā)狀，在空氣中能被氧化）對(duì)該反應(yīng)具有催化作用。為確定一瓶久置發(fā)鹽的化學(xué)成分，學(xué)習(xí)小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

取一定質(zhì)量的發(fā)鹽樣品溶于足量的稀硫酸中，將溶液分為兩等份。其中一份與酸性KMnO4溶液充分反應(yīng)（反應(yīng)后MnO4－被還原成Mn2+），消耗濃度為0．4000mol·L－1的KMnO4溶液20．00mL；往另一份溶液中加入足量稀氨水，在空氣中微熱并攪拌使之充分反應(yīng)，待沉淀不再變化后過(guò)濾，將沉淀洗滌并充分灼燒后稱(chēng)量，得9．100g干燥固體粉末。

通過(guò)計(jì)算與合理猜想，推測(cè)該久置發(fā)鹽的可能化學(xué)組成（請(qǐng)給出計(jì)算過(guò)程與推測(cè)理由）。

Answer 1

【答案】（1）3．36； （2）＞6； （3）較高溫度下雙氧水發(fā)生分解；（4）Al10Fe5（OH）（SO4）20[或Al20Fe10（CO3）（SO4）40]。

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子數(shù)目守恒，即100×108×10－3×2×（6－3）/216=V（SO2）×2/22．4，解得V（SO2）=3．36L；（2）Ksp[Cr（OH）3]=c（Cr3＋）×c3（OH－），代入數(shù)值，求出c（OH－）=10－8mol·L－1，根據(jù)水的離子積，c（H＋）=Kw/c（OH－）=10－14/10－8mol·L－1=10－6mol·L－1，即pH>6；（3）過(guò)氧化氫不穩(wěn)定，受熱易分解，轉(zhuǎn)化率降低，可能是過(guò)氧化氫在較高溫度下發(fā)生分解；（4）n（KMnO4）＝0．4000 mol·L－1×20 mL×10－3L·mL－1＝8．000×10－3 mol

n（Fe2+）＝5×8．000×10－3 mol＝0．0400 mol

根據(jù)發(fā)鹽的化學(xué)式可知在久置的發(fā)鹽中：n（Al3+）＝2×[0．0400mol+n（Fe3+）]

加入氨水后生成的干燥固體粉末中：n（Al2O3）=0．0400mol+n（Fe3+）

n（Fe2O3）= 1×[0．0400mol+n（Fe3+）]/2

102 g·mol－1×[0．0400mol+n（Fe3+）]+160 g·mol－1×1×[0．0400mol+n（Fe3+）]/2=9．100g

n（Fe3+）=0．0100mol

n（Al3+）＝2×[0．0400mol+n（Fe3+）]＝0．1000mol

n（SO42－）＝2n（Al3+）＝0．2000mol

久置發(fā)鹽中的陽(yáng)離子所帶電荷總數(shù)：3n（Al3+）+2n（Fe2+）+3n（Fe3+）=0．4100mol

而已知的陰離子所帶電荷總數(shù)：2n（SO42－）＝0．4000mol＜0．4100mol

由于發(fā)鹽在空氣中被氧化，故其中還可能存在0．0100molOH-（或0．0050molCO32－）。

該久置發(fā)鹽的可能組成為Al10Fe5（OH）（SO4）20[或Al20Fe10（CO3）（SO4）40]。