Question

10．元素鉻及其化合物工業(yè)用途廣泛，但含+6價鉻的污水會損害環(huán)境．電鍍廠產(chǎn)生的鍍銅廢水中往往含有一定量的Cr₂O₇^2-，處理該廢水常用直接沉淀法或還原沉淀法．
I．直接沉淀法
（1）已知含鉻廢水中存在著平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺．在實際工業(yè)生產(chǎn)中，加入沉淀劑BaCl₂溶液之前還要加入一定量的NaOH，這樣有利于沉淀的生成，則生成沉淀的化學式為BaCrO₄
Ⅱ，還原沉淀法

（2）下列溶液中可以代替上述流程中Na₂S₂O₃溶液的是AD（填選項序號）．
A．FeSO₄溶液 B．濃H₂SO₄ C．酸性KMnO₄ D．Na₂SO₃溶液
（3）上述流程中，每消耗0.1mol Na₂S₂O₃轉(zhuǎn)移0.8mol e^-，加入Na₂S₂O₃溶液時發(fā)生反應的離子方程式為3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O．
（4）Cr（OH）₃的化學性質(zhì)與Al（OH）₃相似，在上述生產(chǎn)過程中加入NaOH溶液時要控制溶液的PH不能過高，原因可用離子方程式表示：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O

（5）實際工業(yè)生產(chǎn)中有時還采用陽離子交換樹脂法來測定沉淀后溶液中Cr³⁺的含量，其原理是Mⁿ⁺+nNaR═nNa⁺+MRn，其中NaR為陽離子交換樹脂，Mn⁺為要測定的離子．
①陽離子交換樹脂的原材料之一是聚苯乙烯，其單體為苯乙烯（CH=CH₂），聚苯乙烯的化學式為．
②某次測定過程中，將pH=5的廢水經(jīng)過陽離子交換樹脂后，測得溶液中Na⁺比交換前增加了4.6×10^-2g•L^-1，則該條件下Cr（OH）₃的k_sp的值為6.7×10^-31．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）氫氧根離子和氫離子反應生成水，促使平衡Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺右移，有利于鉻元素轉(zhuǎn)化為鉻酸鋇（BaCrO₄）沉淀；
Ⅱ、含Cr₂O₇^2-離子的廢水加入Na₂S₂O₃溶液調(diào)節(jié)溶液PH=2-3，還原重鉻酸根離子得到Cr³⁺離子的溶液，加入氫氧化鈉溶液控制溶液PH生成Cr（OH）₃；
（2）可以代替上述流程中Na₂S₂O₃溶液，需要具有還原性，能還原重鉻酸根離子；
（3）每消耗0.1mol Na₂S₂O₃轉(zhuǎn)移0.8mol e^-，Na₂S₂O₃ ～2SO₄^2-～8e^-，Cr₂O₇^2-～2Cr³⁺～6e^-，依據(jù)氧化還原反應電子守恒分析配平書寫氧化還原反應的離子方程式；
（4）Cr（OH）₃的化學性質(zhì)與Al（OH）₃相似，顯示兩性，可以溶解在強酸、強堿溶液中；
（5）①聚苯乙烯是苯乙烯一定條件下發(fā)生的加成聚合反應，生成了高分子化合物聚苯乙烯；
②陽離子交換樹脂法來測定沉淀后溶液中Cr³⁺的含量，其原理是Mⁿ⁺+nNaR═nNa⁺+MRn，其中NaR為陽離子交換樹脂，Mⁿ⁺為要測定的離子，計算被交換的離子Cr³⁺濃度，將pH=5的廢水中氫氧根離子濃度為10^-9mol/L，結合溶度積常數(shù)概念計算Ksp．

解答 解：Ⅰ、（1）含鉻廢水中存在著平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺．在實際工業(yè)生產(chǎn)中，加入沉淀劑BaCl₂溶液之前還要加入一定量的NaOH，這樣有利于沉淀的生成，氫氧根離子和氫離子反應生成水，促使平衡正向進行，有利于鉻元素轉(zhuǎn)化為鉻酸鋇沉淀，則生成沉淀的化學式為：BaCrO₄；
故答案為：BaCrO₄；
Ⅱ、（2）可以代替上述流程中Na₂S₂O₃溶液，需要具有還原性，能還原重鉻酸根離子；
A．FeSO₄溶液中亞鐵離子具有還原性，可以還原Cr₂O₇^2-離子，故A符合；
B．濃H₂SO₄ 具有強氧化性，不能表現(xiàn)還原性，不能還原Cr₂O₇^2-，故B不符合；
C．酸性KMnO₄ 是強氧化劑不能還原Cr₂O₇^2-，故C不符合；
D．Na₂SO₃溶液中亞硫酸根離子具有還原性，可以還原Cr₂O₇^2-，故D符合；
故答案為：AD；
（3）每消耗0.1mol Na₂S₂O₃轉(zhuǎn)移0.8mol e^-，Na₂S₂O₃ ～2SO₄^2-～8e^-，Cr₂O₇^2-～2Cr³⁺～6e^-，依據(jù)氧化還原反應電子守恒配平書寫，3Na₂S₂O₃ ～6SO₄^2-～24e^-，4Cr₂O₇^2-～8Cr³⁺～24e^-，得到的氧化還原反應的離子方程式為：3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O；
故答案為：3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O；
（4）在上述生產(chǎn)過程中加入NaOH溶液時要控制溶液的PH不能過高，Cr（OH）₃的化學性質(zhì)與Al（OH）₃相似，Cr（OH）₃可以溶解在過量的氫氧化鈉溶液中，可用離子方程式表示原因為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
故答案為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
�。�5）①聚苯乙烯是苯乙烯一定條件下發(fā)生的加成聚合反應，生成了高分子化合物聚苯乙烯，其單體為苯乙烯（CH=CH₂），反應為：nCH=CH₂→，故答案為：；

②陽離子交換樹脂法來測定沉淀后溶液中Cr³⁺的含量，其原理是Cr³⁺+3NaR═3Na⁺+CrR₃，其中NaR為陽離子交換樹脂，Mⁿ⁺為要測定的離子Cr³⁺，Na⁺比交換前增加了4.6×10^-2g•L^-1，物質(zhì)的量濃度=$\frac{4.6}{23}×1{0}^{-2}$mol/L=2×10^-3mol/L，計算被交換的離子Cr³⁺濃度=$\frac{1}{3}$×2×10^-3mol/L，Cr（OH）₃（s）?3c（OH^-）+c（Cr³⁺）
將pH=5的廢水經(jīng)過陽離子交換樹脂后，溶液中c（OH^-）=10^-9mol/L，Ksp=c³（OH^-）c（Cr³⁺）=[10^-9]³×$\frac{1}{3}$×2×10^-3mol/L=6.7×10^-31，
故答案為：6.7×10^-31．

點評 本題考查了物質(zhì)分離提純的方法和過程分析，離子方程式書寫，溶度積常數(shù)的計算應用，主要是氧化還原反應的理解應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．