Question

【題目】某些電鍍廠的酸性廢水中常含有一定量的CrO42-和Cr2O72-，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的傷害，必須進(jìn)行處理。常用的處理方法有兩種。

方法1：還原沉淀法，該法的工藝流程為：

（1）其中第①步存在平衡：2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O,若平衡體系的pH=12，該溶液顯_____色。能說明第①步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是______。

a．Cr2O72-和CrO42-的濃度相同 b．溶液的pH值不變

c．溶液的顏色不變 d．2v（Cr2O72-）=v（CrO42-）

（2）寫出第②步的離子反應(yīng)方程式：__________。

（3）第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq)

常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至_______。

方法2：電解法：該法用Fe做電極電解含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沉淀。

（4）寫出陽極的電極反應(yīng)式___________________。

（5）在陰極附近溶液pH升高的原因是(用電極反應(yīng)解釋)___________，溶液中同時生成的沉淀還有______。

Answer 1

【答案】 黃 bc Cr2O7 —+ 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ +6Fe3++ 7H2O 5 Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2↑ Fe(OH)3

【解析】試題分析：

（1）由2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O可知，在酸性條件下，該溶液是橙色的，在堿性條件下，該溶液是黃色的。若平衡體系的pH=12，該溶液顯黃色。a．Cr2O72-和CrO42-的濃度相同，不一定是平衡狀態(tài)；b．溶液的pH值不變，說明各組分的濃度均保持不變，達(dá)到平衡狀態(tài)；c．溶液的顏色不變，說明各組分的濃度保持不變，達(dá)到平衡狀態(tài)；d．2v（Cr2O72-）=v（CrO42-）不能說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，不一定是平衡狀態(tài)。能說明第①步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是bc。

（2）第②步的離子反應(yīng)方程式為Cr2O7 —+ 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ +6Fe3+ + 7H2O。

（3）要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，由Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32可以求出c3(OH-)=，所以c(OH-)=10-9mol/L，則c(H+)=10-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至5。

（4）由題意知，鐵做陽極，鐵失去電子被氧化為亞鐵離子，電極反應(yīng)式Fe-2e-=Fe2+ 。

（5）在陰極附近溶液pH升高的原因是溶液中的氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑。Cr2O7 —+ 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ +6Fe3+ + 7H2O，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀，同時溶液中鐵離子會轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。