Question

【題目】重金屬元素鉻的毒性較大，含鉻廢水需經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后才能排放。已知部分陽(yáng)離子常溫下以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2	Al(OH)3	Cr(OH)3
pH	3.7	9.6	11.1	8	9(＞9溶解)

I.某工業(yè)廢水中主要含有Cr3+，同時(shí)還含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，且酸性較強(qiáng)。為回收利用，通常采用如下流程處理：

（1）氧化過(guò)程中可代替H2O2加入的試劑是________(填序號(hào))。

a.Na2O2　　b.HNO3　　c.FeCl3　　d.KMnO4

（2）加入NaOH溶液調(diào)溶液pH=8時(shí)，除去的離子是________(填序號(hào))；已知鈉離子交換樹(shù)脂的原理：Mn++nNaRMRn+nNa+，此步操作被交換除去的雜質(zhì)離子__________(填序號(hào))。

a.Fe3+　　b.Al3+　　c.Ca2+　　d.Mg2+

II.酸性條件下，鉻元素主要以Cr2O72-形式存在，工業(yè)上常用電解法處理含Cr2O72-的廢水。該法用Fe、石墨分別作電極電解含Cr2O72-的酸性廢水，隨著電解進(jìn)行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3和Fe(OH)3

（3）電解時(shí)連接鐵棒的一極是電源的_________極。

（4）寫(xiě)出電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式____________________；陽(yáng)極附近溶液中Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+的離子方程式為______________________________；

（5）常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp=1×10-32，溶液的pH應(yīng)為________時(shí)才能使c(Cr3+)降至1×10-5molL-1

Answer 1

【答案】 a ab cd 正 Fe-2e-=Fe2+ Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O 5

【解析】I．某工業(yè)廢水中主要含有Cr3+，同時(shí)還含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，加雙氧水把亞鐵離子氧化為鐵離子，同時(shí)Cr3+被氧化為Cr2O72-，加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=8，則Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，過(guò)濾，濾液中主要含有Cr2O72-、Ca2+和Mg2+等，通過(guò)鈉離子交換樹(shù)脂，除去Ca2+和Mg2+，然后加Na2S2O3把Cr2O72-還原為8Cr3+，再調(diào)節(jié)pH得到Cr(OH)(H2O)5SO4。

(1)加氧化劑主要目的是把亞鐵離子氧化為鐵離子，同時(shí)不能引入新的雜質(zhì)，所以可以用Na2O2代替H2O2，故選a；

(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，pH=8時(shí)，Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，則Fe3+、Al3+被除去，故選ab；通過(guò)鈉離子交換樹(shù)脂，除去Ca2+和Mg2+，故選cd，故答案為：ab；cd；

II．(3)根據(jù)題意，用Fe、石墨分別作電極電解含Cr2O72-的酸性廢水，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3和Fe(OH)3，則陰極發(fā)生氫離子的放電生成氫氣，陽(yáng)極鐵失去電子生成亞鐵離子，生成的亞鐵離子被Cr2O72-氧化，因此電解時(shí)連接鐵棒的一極是電源的正極，故答案為：正；

(4)根據(jù)上述分析，電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+；陽(yáng)極附近溶液中Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+的離子方程式為Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案為：Fe-2e-=Fe2+；Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O；

(5)Cr2O72-具有強(qiáng)氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為2Cr3+，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O，故答案為：6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O；

(3)當(dāng)c(Cr3+)=10-5mol/L時(shí)，溶液的c(OH-)==10-9 mol/L，c(H+)═=10-5mol/L，pH=5，即要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至5，故答案為：5。