Question

欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr（OH）₃沉淀除去．三種金屬離子生成沉淀的pH如表．

	開始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe（OH）2	7.0	9.0
Fe（OH）3	1.9	3.2
Cr（OH）3	6.0	8.0

（1）某含鉻廢水處理的主要流程如圖所示：

①初沉池中加入明礬作沉降劑，其作用的原理是（用離子方程式表示）______．
②請(qǐng)補(bǔ)充并配平以下反應(yīng)池中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式：
______Cr₂O₇^2-+______HSO₃^-+______═______Cr³⁺+______SO₄^2-+______H₂O．
③根據(jù)“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此過(guò)程中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式是：H⁺+OH^-=H₂O和______．證明Cr³⁺沉淀完全的方法是______．
（2）工業(yè)可用電解法來(lái)處理含Cr₂O₇^2-廢水．實(shí)驗(yàn)室利用如圖模擬處理含Cr₂O₇^2-的廢水，陽(yáng)極反應(yīng)是Fe-2e^-=Fe²⁺，陰極反應(yīng)式是2H⁺+2e^-=H₂↑．
①Fe²⁺與酸性溶液中的Cr₂O₇^2-反應(yīng)的離子方程式是______，
②上述反應(yīng)得到的金屬陽(yáng)離子在陰極區(qū)可沉淀完全，從其對(duì)水的電離平衡角度解釋其原因______．
③若溶液中含有0.01molCr₂O₇^2-，則陽(yáng)離子全部生成沉淀的物質(zhì)的量是______mol．

Answer 1

（1）①K₂SO₄﹒Al₂（SO₄）₃﹒24H₂O為強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全電離，生成Al³⁺和SO₄^2-、K⁺，Al³⁺能水解生成氫氧化鋁膠體：Al³⁺+3H₂O=Al（OH）₃（膠體）+3H⁺或Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，氫氧化鋁膠體具有吸附性，能吸附水中的懸浮物，所以能作凈水劑，
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
②反應(yīng)中，Cr₂O₇^2-中鉻元素化合價(jià)變化為：+6→+3，化合價(jià)降低了3價(jià)，Cr₂O₇^2-中含有兩個(gè)鉻原子，至少降低6價(jià)；
HSO₃^-中硫元素化合價(jià)變化為：+4→+6，化合價(jià)升高了（6-4）=2價(jià)，化合價(jià)變化的最小公倍數(shù)為6，所以Cr₂O₇^2-的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，亞硫酸氫根離子計(jì)量數(shù)為3，鉻離子計(jì)量數(shù)為2，硫酸根離子計(jì)量數(shù)為3，再根據(jù)電荷守恒，氫離子計(jì)量數(shù)為5，最后根據(jù)質(zhì)量守恒判斷，未知物為水，計(jì)量數(shù)為4，配平后的方程式為：Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，
故答案為：1；3；5；2；3；4；
③向轉(zhuǎn)化后的廢水中加入NaOH溶液，NaOH會(huì)和H⁺發(fā)生反應(yīng)H⁺+OH^-═H₂O，Cr³⁺與NaOH發(fā)生反應(yīng)Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，Cr（OH）₃沉淀完全時(shí)，溶液的pH為8，所以測(cè)定溶液的pH，若pH≥8，則證明Cr³⁺沉淀完全，
故答案為：Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃↓；取沉淀后的上層清液測(cè)定其pH，若pH≥8，則沉淀完全；
（2）①亞鐵離子與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Cr₂O₇^2-被還原為Cr³⁺，然后Cr³⁺生成Cr（OH）₃沉淀，重鉻酸根具有強(qiáng)氧化性，能將生成的亞鐵離子氧化為三價(jià)，反應(yīng)的離子方程式為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②隨著電解進(jìn)行，溶液中c（H⁺） 逐漸減少，打破了水的電離平衡，促進(jìn)了水的電離，使溶液中OH^-濃度增大，溶液的堿性增強(qiáng)，生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀，金屬陽(yáng)離子在陰極區(qū)可沉淀完全，
故答案為：水中的H⁺在陰極區(qū)放電，H⁺濃度減小促使水的電離平衡H₂O?H⁺+OH^-向右移動(dòng)，陰極區(qū)OH^-濃度增大與金屬陽(yáng)離子在陰極區(qū)結(jié)合而沉淀完全；
③根據(jù)Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓知0.01mol Cr₂O₇^2-，可生成0.02molCr（OH）₃，0.06molFe（OH）₃，共0.08mol，
故答案為：0.08．