Question

17．鉻是用途廣泛的金屬元素．
（1）工業(yè)生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生有害的含鉻廢水，含鉻廢水中存在下列平衡：Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O?2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺．處理該廢水常用還原沉淀法，其流程如圖所示．
已知：K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31
含鉻廢水$→_{Ⅰ轉(zhuǎn)化}^{H+}$含Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$的沸水$→_{Ⅱ還原}^{Fe_{2}+}$含Cr³⁺的沸水$→_{Ⅲ}^{OH-控制pH}$Cr（OH）₃沉淀
①Cr₂O₇^2-中鉻元素化合價(jià)為+6．
②第I步轉(zhuǎn)化控制溶液的pH=2，該溶液顯橙色．
③第Ⅲ步沉淀反應(yīng)后，溶液中c（Fe³⁺）=2.0×10^-12 mol•L^-1，則c（Cr³⁺）=3.0×10^-5mol•L^-1．
（2）室溫下，初始濃度為1.0mol•L^-1的Na₂CrO₄溶液中c（Cr₂O₇^2-）隨c（H⁺）的變化如圖所示．
①用離子方程式表示Na₂CrO₄溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
②根據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)值為1.0×10¹⁴．由圖可知，溶液酸性增強(qiáng)，CrO₄^2-平衡轉(zhuǎn)化率增大（填“增大”“減小”或“不變”）．
③升高溫度，溶液中CrO₄^2-的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則該反應(yīng)的△H小于0（填“大于”“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)氧元素的化合價(jià)來確定Cr的化合價(jià)；
②根據(jù)氫離子對2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺═Cr₂O₇^2- （橙色）+H₂O平衡移動的影響判斷；
③由c（Fe³⁺）和Ksp[Fe（OH）₃]計(jì)算c（OH^-），結(jié)合Ksp[Cr（OH）₃]計(jì)算c（Cr³⁺）；
（2）①圖象分析可知隨氫離子濃度增大，鉻酸根離子轉(zhuǎn)化為重鉻酸根離子；A點(diǎn)c（Cr₂O₇^2-）=0.25mol/L，c（H⁺）=10^-7mol/L，c（CrO₄^2-）=0.5mol/L，依據(jù)平衡常數(shù)概念計(jì)算，K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2}{\;}^{-}）}{c{\;}^{2}（H{\;}^{+}）c{\;}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2}{\;}^{-}）}$；
②溶液酸性增大，平衡2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O正向進(jìn)行，CrO₄^2-的平衡轉(zhuǎn)化率增大；A點(diǎn)Cr₂O₇^2-的濃度為0.25mol/L，則消耗的CrO₄^2-的濃度為0.5mol/L，則溶液中的c（CrO₄^2-）=1.0mol/L-0.25mol/L×2=0.5mol/L，H⁺濃度為1×10^-7mol/L，計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)；
③升高溫度，溶液中CrO₄^2-的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）①Cr₂O₇^2-中O的化合價(jià)為-2價(jià)，由離子中元素化合價(jià)的代數(shù)和等于所帶電荷數(shù)可得，Cr的化合價(jià)為+6，故答案為：+6；
  ②若平衡體系的pH=2，溶液酸性較強(qiáng)，平衡2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺═Cr₂O₇^2- （橙色）+H₂O正向移動，溶液呈橙色；
故答案為：橙；
③向Ⅱ反應(yīng)后的溶液加一定量NaOH，若溶液中c（Fe³⁺）=2.0×10^-12mol•L^-1，則c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2.0×1{0}^{-12}}}$mol/L，則c（Cr³⁺）=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{2.0×1{0}^{-26}}$=3×10^-5，
故答案為：3.0×10^-5；
（2）①隨著H⁺濃度的增大，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-的離子反應(yīng)式為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
②溶液酸性增大，平衡2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O正向進(jìn)行，CrO₄^2-的平衡轉(zhuǎn)化率增大；A點(diǎn)Cr₂O₇^2-的濃度為0.25mol/L，則消耗的CrO₄^2-的濃度為0.5mol/L，則溶液中的c（CrO₄^2-）=1.0mol/L-0.25mol/L×2=0.5mol/L，H⁺濃度為1×10^-7mol/L，此時(shí)該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為 K=K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2}{\;}^{-}）}{c{\;}^{2}（H{\;}^{+}）c{\;}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2}{\;}^{-}）}$=$\frac{0.25}{0．{5}^{2}×（1{0}^{-7}）{\;}^{2}}$=1.0×10¹⁴，
故答案為：1.0×10¹⁴；增大；
③升高溫度，溶液中CrO₄^2-的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動，說明正方向放熱，則該反應(yīng)的△H＜0，
故答案為：小于．

點(diǎn)評 本題綜合考查化學(xué)反應(yīng)原理的分析與探究，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析、計(jì)算能力，題目涉及化學(xué)平衡常數(shù)、溶度積常數(shù)的計(jì)算的知識，注意平衡常數(shù)的理解應(yīng)用，題目難度中等．