题目

题型：不详难度：来源：

（9分）工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2—和CrO₄^2—，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法
该法的工艺流程为

其中第①步存在平衡：2CrO₄^2—（黄色）+2H⁺Cr₂O₇^2—（橙色）+H₂O
（1）该反应体系的平衡常数表达式为：                            
（2）若平衡体系的pH=2，则溶液显           色.
（3）能说明第①步反应达平衡状态的是            。
a．溶液的颜色不变                  b．2v (Cr₂O₇^2—) ="v" (CrO₄^2—)
c． Cr₂O₇^2—和CrO₄^2—的浓度相同
（4）完成第②步反应的离子方程式：
__Cr₂O₇^2—+ __Fe²⁺ +_____="__" Cr³⁺ +  __Fe³⁺ +__ H₂O
（5）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)
常温下，Cr(OH)₃的溶度积Ksp＝c(Cr³⁺)· c³(OH^—)＝10^-32，要使c(Cr³⁺)降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至         。
方法2：电解法
该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇^2—的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。
(6)写出电解过程中的电极反应式:
阳极:                     。阴极:                        。
(7)溶液中同时生成的沉淀还有                    。

答案

(共11分)（1）略(2分) （2）橙(1分) （3）a(1分)  
(4)Cr₂O₇^2—+ 6Fe²⁺ +14H⁺ = 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ +7 H₂O(2分)          （5）5(2分)  
（6）Fe－2e^－＝Fe²⁺(1分)， 2H⁺+2e－＝H₂↑(1分)    （7） Fe(OH)₃(1分)

解析

（1）平衡常数是指：可逆反应达到平衡后生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值：即表示为：；
（2）溶液显酸性，即溶液颜色显橙色；
（3）能说明第①步反应达平衡状态的是c.溶液的颜色不变
（4）根据氧化还原反应过程中元素化合价升高的总价数=化合价降低的总价数配平可得，反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2—+ 6Fe²⁺ +14H⁺ = 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ +7 H₂O；
（5）要使c(Cr³⁺)降至10-5mol/L，c(OH^-)³ =" Ksp" / c(Cr³⁺) = 10^-32÷ 10^-5 = 10^-27mol/L，c(OH^-) = 10^-9mol/L，pOH = 9，pH = 5。
（6）用Fe做电极的原因为：阳极：Fe - 2e- = Fe²⁺，在阳极附近溶液中会发生：6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- + 14H⁺ = 6Fe³⁺ + 2Cr³⁺ + 7H₂O；
在阴极附近溶液pH升高的原因是：2H⁺ + 2e- = H₂↑ ；
（7）阴极附近溶液c(H⁺)减小，pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。溶液中同时产生沉淀还有Fe(OH)₃