Question

19．工業(yè)廢水中含有流失的生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品，以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物．隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，廢水的排放量迅速增加，嚴重威脅人類的健康和安全，工業(yè)廢水的處理比城市污水的處理更為重要．圖是含鉻工業(yè)廢水和含氰廢水的處理流程：

請回答下列問題：
（1）電鍍廢水中的鉻主要以CrO₄^2-形式存在，其中Cr元素的化合價為+6．
（2）酸性條件下，CrO₄^2-極易被還原劑還原為毒性較小的Cr³⁺．圖中“反應(yīng)Ⅰ”的離子方程式為2CrO₄^2-+3SO₃^2-+10H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+5H₂O．
（3）pH＞10時，“反應(yīng)Ⅱ”中的NaClO可快速地將氰離子（CN^-）氧化為無毒的兩種物質(zhì)，這兩種物質(zhì)是N₂、CO₃²（寫化學(xué)式）；若pH＜8.5，則生成劇毒的CNCl氣體（沸點13.1℃），寫出該反應(yīng)的離子方程式CN^-+ClO^-+H₂O=CNCl+2OH^-．
（4）經(jīng)過“反應(yīng)Ⅰ”和“反應(yīng)Ⅱ”將兩種廢水混合的目的是使兩個反應(yīng)中過量的氧化劑和還原劑反應(yīng)，以及發(fā)生中和反應(yīng)．
（5）含氰廢水及含鉻廢水可以通過電化學(xué)的方法進行無害化處理．
①可采用惰性電極對含氰廢水進行電解，氰離子在堿性條件下被氧化為無毒的物質(zhì)，該電解工藝中，陽極電極反應(yīng)是2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．
②電解法處理酸性含鉻廢水（若鉻元素以Cr₂O₇^2-形式存在）時，以鐵板和石墨作電極，處理過程中存在反應(yīng)Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．則陽極的電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺，當(dāng)有1mol Cr₂O₇^2-被還原時，電路中轉(zhuǎn)移的電子為12mol．

Answer 1

分析 （1）CrO₄^2-中Cr元素的化合價為+6價；
（2）亞硫酸鈉具有還原性，與CrO₄^2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cr³⁺和硫酸鈉；
（3）在堿性條件下，NaClO將CN^-氧化為碳酸根和氮氣，堿性條件下生成生成碳酸根離子；若pH＜8.5，則生成劇毒的CNCl氣體，結(jié)合電荷守恒，質(zhì)量守恒書寫離子方程式；
（4）反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、分別為酸性、堿性，混合可發(fā)生中和反應(yīng)，且分別含有還原性、氧化性物質(zhì)，可發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（5）①氰離子在堿性條件下被氧化為無毒的物質(zhì)，應(yīng)被氧化生成氮氣；
②鐵為陽極，可被氧化生成亞鐵離子，結(jié)合關(guān)系式6Fe～12e^-～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-計算．

解答 解：（1）由化合價代數(shù)和為0可知CrO₄^2-中Cr元素的化合價為+6價，故答案為：+6；
（2）亞硫酸鈉具有還原性，與CrO₄^2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cr³⁺和硫酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為2CrO₄^2-+3SO₃^2-+10H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+5H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+3SO₃^2-+10H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+5H₂O；
（3）堿性條件下，NaClO將CN^-氧化為碳酸根和氮氣，堿性條件下生成生成碳酸根離子，反應(yīng)方程式為：5ClO^-+2CN^-+2OH^-=2CO₃^2-+N₂↑+5Cl^-+H₂O，若pH＜8.5，則生成劇毒的CNCl氣體，反應(yīng)的離子方程式為CN^-+ClO^-+H₂O=CNCl+2OH^-，
故答案為：N₂、CO₃²；CN^-+ClO^-+H₂O=CNCl+2OH^-；
（4）反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、分別為酸性、堿性，混合可發(fā)生中和反應(yīng)，且分別含有還原性、氧化性物質(zhì)，可發(fā)生氧化還原反應(yīng)，經(jīng)過“反應(yīng)Ⅰ”和“反應(yīng)Ⅱ”將兩種廢水混合，可使兩個反應(yīng)中過量的氧化劑和還原劑反應(yīng)，以及發(fā)生中和反應(yīng)，
故答案為：使兩個反應(yīng)中過量的氧化劑和還原劑反應(yīng)，以及發(fā)生中和反應(yīng)；
（5）①氰離子在堿性條件下被氧化為無毒的物質(zhì)，應(yīng)被氧化生成氮氣，為陽極反應(yīng)，電極方程式為2 CN^-+12OH^--10e^-=2 CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
故答案為：2 CN^-+12OH^--10e^-=2 CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
 ②鐵為陽極，可被氧化生成亞鐵離子，電極方程式為Fe-2e^-=Fe²⁺，反應(yīng)的關(guān)系式為6Fe～12e^-～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，當(dāng)有1mol Cr₂O₇^2-被還原時，有12mol電子轉(zhuǎn)移，
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；12．

點評 本題考查物質(zhì)的分離提純的綜合實驗設(shè)計，側(cè)重于分離、提純方案的設(shè)計和操作、電解原理、氧化還原反應(yīng)等，清楚發(fā)生的電極反應(yīng)是解題的關(guān)鍵，題目難度中等，注意把握題給信息和電極方程式的書寫．