Question

19．鉻用于制不銹鋼，汽車零件，工具，磁帶和錄像帶等．鉻是人體必需的微量元素，鉻的生理功能是與其它控制代謝的物質(zhì)一起配合起作用，如激素、胰島素、各種酶類、細胞的基因物質(zhì)（DNA和RNA）等，但鉻在人體內(nèi)超過一定濃度對人體健康會造成傷害．
（1）工業(yè)廢水中常含有Cu²⁺等重金屬離子，直接排放會造成污染，目前在工業(yè)廢水處理過程中，依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化的原理，常用FeS等難溶物質(zhì)作為沉淀劑除去這些離子．已知室溫下K_sp（FeS）=6.3×10^-18，K_sp（CuS）=1.3×10^-36．用離子方程式說明上述除雜的原理FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq）．
（2）工業(yè)上為了處理含有Cr₂O2-7的酸性工業(yè)廢水，用綠礬（FeSO₄•7H₂O）把廢水中的六價鉻離子還原成三價鉻離子，再加入過量的石灰水，使鉻離子轉(zhuǎn)變?yōu)镃r（OH）₃沉淀．
①氧化還原過程的離子方程式為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
②常溫下，Cr（OH）₃的溶度積K_sp=1×10^-32，溶液的pH至少為5，才能使Cr³⁺低于1×10^-5 mol•L^-1（國家允許的排放標準之內(nèi)）．
③現(xiàn)用上述方法處理100m³含鉻（+6價）78mg•L^-1的廢水，需用綠礬的質(zhì)量為125.1kg．（保留到小數(shù)點后一位）

Answer 1

分析 （1）沉淀轉(zhuǎn)移的方向是向著更難溶的方向移動，通過Ksp的大小可知那種物質(zhì)更加難溶；
（2）①Cr₂O₇^2-的酸性工業(yè)廢水中加入硫酸亞鐵反應生成鐵離子，三價鉻離子和水；
②依據(jù)溶度積常數(shù)計算氫氧根離子濃度結(jié)合離子積常數(shù)計算氫離子濃度得到溶液pH；
③反應的離子方程式為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，結(jié)合離子方程式計算．

解答 解：（1）由于Ksp（FeS）＞Ksp（CuS），所以在相同條件下CuS的溶解度更小，沉淀會向著生成CuS的方向進行，故離子方程式為FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq），故答案為：FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq）；
（2）①工業(yè)上為了處理含有Cr₂O₇^2-的酸性工業(yè)廢水，用綠礬（FeSO₄•7H₂O）把廢水中的六價鉻離子還原成三價鉻離子，Cr₂O₇^2-的酸性工業(yè)廢水中加入硫酸亞鐵反應生成鐵離子，三價鉻離子和水，反應的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②常溫下，Cr³⁺沉淀完全濃度小于10^-5mol/L，Cr（OH）₃的溶度積Ksp=1×10^-32=c（Cr³⁺）c³（OH^-），c³（OH^-）=$\frac{1×1{0}^{-32}}{1×1{0}^{-5}}$=10^-27，c（OH^-）=1×10^-9mol/L，依據(jù)離子積Kw=c（H⁺）c（OH^-），c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-9}}$=10^-5（mol/L），溶液pH=5，
故答案為：5；
③現(xiàn)用上述方法處理100m³含鉻（+6價）78mg•L^-1的廢水，鉻元素物質(zhì)的量=$\frac{100000L×78×1{0}^{-3}g/L}{52g/mol}$=150mol，Cr₂O₇^2-物質(zhì)的量75mol，則
  Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
   1       6
75mol      450mol
需用綠礬的質(zhì)量=450mol×278g/mol=125100g=125.1kg，
故答案為：125.1．

點評 本題考查了溶度積常數(shù)以及氧化還原反應的計算，為高頻考點，側(cè)重考查學生的分析能力和計算能力，注意把握沉淀轉(zhuǎn)化關系的分析應用，離子方程式計算方法，題目難度中等．