Question

工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和Cr₂O₄^2-，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進行處理，常用的處理方法有兩種．
方法1：還原沉淀法
①轉(zhuǎn)化    
②還原  
③沉淀
該法的工藝流程為  Cr₂O₄^2- 

H+

Cr₂O₇^2-

Fe2+

Cr³⁺

OH-

Cr（OH）₃↓，其中第①步存在下列平衡：2Cr₂O₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）若平衡體系的pH=2，該溶液顯

 

色．
（2）能說明第①步反應(yīng)達平衡狀態(tài)的是

 

．
a．Cr₂O₇^2-和Cr₂O₄^2-的濃度相同  b．2V（Cr₂O₇^2-）=V（Cr₂O₄^2-） c．溶液的顏色不變
（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）        Ksp=c（Cr³⁺）?c³（OH^-）=10^-32
常溫下，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Cr₂O₇^2-的酸性廢水，隨著電解的進行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr（OH）₃沉淀．
（4）用Fe做電極的原因為

 

．
（5）在陰極附近溶液pH升高的原因（用電極反應(yīng)式解釋）

 

，溶液中同時生成的沉淀還有

 

．

Answer 1

考點："三廢"處理與環(huán)境保護,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,電解原理

專題：

分析：（1）根據(jù)外界條件對平衡的影響來確定平衡移動方向，從而確定離子濃度大小和溶液顏色變化；
（2）根據(jù)判斷平衡狀態(tài)的方法：V_正=V_逆，或各組分的濃度保持不變則說明已達平衡；
（3）根據(jù)溶度積常數(shù)以及水的離子積常數(shù)來進行計算；
（4）根據(jù)化學(xué)原理：鐵失電子得到的亞鐵離子和Cr₂O₇^2-的酸性廢水反應(yīng)，將+6價Cr元素還原為+3價；
（5）Fe為陽極，則陽極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣，則陰極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂ ↑，在陰極附近溶液pH升高溶液中的Fe³⁺也將轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀；

解答： 解：（1）若平衡體系的pH=2，c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，
故答案為：橙；
（2）a．平衡時Cr₂O₇^2-和Cr₂O₄^2-的濃度決定于反應(yīng)前加入的多少，與是否平衡無關(guān)，故a錯誤；
 b．2V（Cr₂O₇^2-）=V（Cr₂O₄^2-），正逆反應(yīng)速率之比不等于化學(xué)計量數(shù)之比，反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．平衡時各物質(zhì)的濃度不再改變，即溶液的顏色不再改變，故c正確；
故選：C；
（3）當(dāng)c（Cr³⁺）=10^-5mol/L時，溶液的c（OH^-）=

3	10-32 10-5

=10^-9 mol/L，c（H⁺）═

10-14

10-9

=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至5，
故答案為：5；
（4）鐵作陽極失電子得到的亞鐵離子會和Cr₂O₇^2-的酸性廢水反應(yīng)，將+6價Cr元素還原為+3價，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：提供Fe²⁺作還原劑；
（5）Fe為陽極，則陽極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，在陰極附近溶液pH升高的原因是水電離產(chǎn)生的H⁺放電生成H₂：2H⁺+2e^-═H₂↑；同時大量產(chǎn)生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也將轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；Fe（OH）₃；

點評：本題主要考查了化學(xué)平衡移動原理、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、沉淀溶解平衡、電解原理及氧化還原反應(yīng)等內(nèi)容．解題根據(jù)題給信息，再結(jié)合相關(guān)原理可進行解答，題目難度中等．