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9.金屬鉻污染環(huán)境,其主要來源于冶金、水泥等工業(yè)產生的廢水,煤和石油燃燒的廢氣中也含有顆粒狀的鉻.請完成下列問題:
(1)工業(yè)廢水中鉻常以Cr2O72-形式存在,Cr2O72-主要由CrO42-酸化而來.常溫下,某溶液CrO42-加酸后,有90%轉化為Cr2O72-,所得溶液中鉻元素含量為26g/L.此時2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O轉化平衡常數(shù)K=9×1013,則平衡時所得溶液的pH=6.
(2)工業(yè)含鉻廢水中鉻常以Cr2O72-形式存在,可按下列流程來除去廢水中的鉻.

①寫出還原池中發(fā)生反應的離子方程式:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O.
已知:Ksp(Cr(OH)3)=6.3×10-31,處理池中加入石灰水調節(jié)溶液保持pH=8,則處理后的廢水中的c(Cr3+)=6.3×10-13mol/L.
(3)在稀硫酸中甲醇被Cr2O72-氧化成CO2和H2O,化學方程式為:CH3OH+Cr2O72-+8H+═CO2↑+2Cr3++6H2O.
現(xiàn)有0.12g工業(yè)甲醇,在稀硫酸中與25.0mL 0.2mol/L K2Cr2O7溶液反應,多余的K2Cr2O7恰好與9.6mL 1.0mol/LFeSO4溶液完全反應,求工業(yè)甲醇的質量分數(shù).

分析 (1)根據(jù)反應 2CrO42-+2H+═?Cr2O72-+H2O及平衡常數(shù)K═9×1013,計算出c(H+),從而計算溶液的pH;
(2)含Cr2O72-的廢水,在酸性條件下加入硫酸亞鐵,發(fā)生氧化還原反應生成Cr3+、Fe3+,然后加入過量石灰水,可得到Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀,以此解答該題;
(3)在稀硫酸中甲醇被Cr2O72-氧化成CO2和H2O,同時生成Cr3+,根據(jù)元素守恒和元素守恒書寫離子方程式,根據(jù)反應Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O 可計算出多余的K2Cr2O7,進而計算出與甲醇反應的K2Cr2O7,再計算出樣品中的甲醇,計算甲醇的質量分數(shù).

解答 解:(1)酸化時發(fā)生的反應為:2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O,若1L酸化后所得溶液中含鉻元素的質量為26g,CrO42-有90%轉化為Cr2O72-,
根據(jù)守恒列關系式:2Cr~2CrO42-~Cr2O72-
                  2            1
                $\frac{26g×\frac{9}{10}}{52g/mol}$   n(Cr2O72-
得n(Cr2O72-)=0.225mol,
n(CrO42-剩余=0.05mol;
則酸化后所得溶液中c(Cr2O72-)=0.225mol•L-1; c(CrO42-剩余=0.05mol•L-1
設H+的物質的量濃度為amol/L,
              2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O
平衡(mol/L) 0.05    a   0.225
平衡常數(shù)K=$\frac{0.225}{0.05{\;}^{2}×a{\;}^{2}}$═9×1013,
a=1.0×10-6mol/L,所以pH=6,
故答案為:6;
(2)含Cr2O72-的廢水,在酸性條件下加入硫酸亞鐵,發(fā)生氧化還原反應生成Cr3+、Fe3+,然后加入過量石灰水,可得到Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀,還原池中發(fā)生反應的離子方程式為Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,溶液的pH=8,c(OH-)=10-6 mol/L,根據(jù)Ksp(Cr(OH)3)=c(Cr3+)•c3(OH-),可知c(Cr3+)=$\frac{Ksp(Cr(OH){\;}_{3})}{{c}^{3}(OH{\;}^{-})}$=6.3×10-13mol/L,
故答案為:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;6.3×10-13mol/L;
(3)在稀硫酸中甲醇被Cr2O72-氧化成CO2和H2O,同時生成Cr3+,反應的離子方程式為CH3OH+Cr2O72-+8H+═CO2↑+2Cr3++6H2O,
根據(jù)反應CH3OH+Cr2O72-+8H+═CO2↑+2Cr3++6H2O …①;Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O …②
由反應②可知,反應①剩余的n(Cr2O72-)=$\frac{1}{6}$n(Fe2+)=0.0016 mol,所以反應①消耗的n(Cr2O72-)=0.0050 mol-0.0016 mol=0.0034 mol
則n(CH3OH)=0.0034 mol,則w(CH3OH)=$\frac{0.0034mol×32g/mol}{0.12g}$×100%=90.7%,
故答案為:CH3OH+Cr2O72-+8H+═CO2↑+2Cr3++6H2O;90.7%.

點評 本題考查物質的分離、提純的綜合應用,為高考常見題型,側重于學生的分析能力和實驗能力的考查,本題注重氧化還原反應的計算,難度不大,離子的檢驗是高考的熱點,注意離子方程式的書寫.

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