Question

環(huán)境中常見的重金屬污染物有：汞、鉛、錳、鉻、鎘。處理工業(yè)廢水中含有的Cr2O72—和CrO42—，常用的方法有兩種。

方法1　還原沉淀法

該法的工藝流程為。

其中第①步存在平衡2CrO42—(黃色)＋2H＋Cr2O72—(橙色)＋H2O。

(1)寫出第①步反應的平衡常數(shù)表達式_______________。

(2)關于第①步反應，下列說法正確的是________。

A．通過測定溶液的pH可以判斷反應是否已達平衡狀態(tài)

B．該反應為氧化還原反應

C．強酸性環(huán)境，溶液的顏色為橙色

(3)第②步中，還原0.1 mol Cr2O72—，需要________mol的FeSO4·7H2O。

(4)第③步除生成Cr(OH)3外，還可能生成的沉淀為________。在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3＋(aq)＋3OH－(aq)，常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp＝10－32，當c(Cr3＋)降至10－5 mol·L－1時，認為c(Cr3＋)已經(jīng)完全沉淀，現(xiàn)將第③步溶液的pH調至4，請通過計算說明Cr3＋是否沉淀完全(請寫出計算過程)：__________。

方法2　電解法

(5)實驗室利用如圖裝置模擬電解法處理含Cr2O72—的廢水，電解時陽極反應式為________，陰極反應式為________，得到的金屬陽離子在陰極區(qū)可沉淀完全，從水的電離平衡角度解釋其原因是___________________。

 

 

Answer 1

　(1)K＝　(2)AC　(3)0.6

Fe(OH) 3　當pH調至4時，c(OH－)＝10－10 mol·L－1，c(Cr3＋)＝

10－32/c3(OH－)＝10－2 mol·L－1＞10－5 mol·L－1，因此Cr3＋沒有沉淀完全

(5)Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑　陽極生成的金屬陽離子向陰極移動，陰極反應消耗了H＋，打破了水的電離平衡，促進了水的電離，使溶液中OH－的濃度增大，溶液逐漸呈堿性

【解析】　(1)稀溶液中H2O的濃度可視為常數(shù)，故第①步反應的平衡常數(shù)表達式為K＝c(Cr2O72—)/[c2(CrO42—)·c2(H＋)]。(2)由反應①可知，平衡發(fā)生移動，溶液的pH發(fā)生變化，故pH不變時說明反應達到平衡，A項正確；CrO42—和Cr2O72—中Cr均為＋6價，該反應不是氧化還原反應，B項錯誤；在酸性環(huán)境中，溶液中c(Cr2O72—)較大，溶液呈橙色，C項正確。(3)在第②步反應中Cr2O72—被還原為Cr3＋，0.1 mol Cr2O72—被還原時轉移電子的物質的量為0.1 mol×2×(6－3)＝0.6 mol，而還原劑Fe2＋被氧化為Fe3＋，故需要消耗0.6 mol FeSO4·7H2O。(4)在第②步反應中Fe2＋被氧化為Fe3＋，故第③步還有Fe(OH)3生成。(5)電解池的陽極發(fā)生氧化反應，Fe作陽極，則Fe電極本身被氧化，故陽極反應式為Fe－2e－===Fe2＋；陰極則是電解質溶液中的H＋得電子，發(fā)生還原反應生成氫氣，故陰極反應式為2H＋＋2e－===H2↑；陽極生成的金屬陽離子移向陰極，而陰極反應消耗了H＋，打破了水的電離平衡，促進了水的電離，使溶液中的OH－濃度增大，溶液逐漸呈堿性，從而使金屬陽離子在陰極區(qū)形成沉淀。