Question

【題目】重金屬元素鉻的毒性較大，含鉻廢水需經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后才能排放。

Ⅰ.某工業(yè)廢水中主要含有Cr3＋，同時還含有少量的Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等，且酸性較強(qiáng)。為回收利用，通常采用如下流程處理：

注：部分陽離子常溫下以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH見下表。

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2	Al(OH)3	Cr(OH)3
pH	3.7	9.6	11.1	8	9(>9溶解)

（1）氧化過程中可代替H2O2加入的試劑是________(填序號)。

A．Na2O2B．HNO3C．FeCl3D．KMnO4

（2）加入NaOH溶液調(diào)整溶液pH＝8時，除去的離子是________；已知鈉離子交換樹脂的原理：Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，此步操作被交換除去的雜質(zhì)離子是__________。

A．Fe3＋B．Al3＋C．Ca2＋D．Mg2＋

（3）還原過程中，每消耗0.8 mol Cr2O轉(zhuǎn)移4.8 mol e－，該反應(yīng)離子方程式為________________。

Ⅱ.酸性條件下，六價鉻主要以Cr2O形式存在，工業(yè)上常用電解法處理含Cr2O的廢水：

該法用Fe作電極電解含Cr2O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溶液。

（1）電解時能否用Cu電極來代替Fe電極？________(填“能”或“不能”)，理由是______________。

（2）電解時陽極附近溶液中Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋的離子方程式為___________________。

（3）常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp＝1×10－32，溶液的pH應(yīng)為____時才能使c(Cr3＋)降至10－5mol·L－1。

Answer 1

【答案】A AB CD 3S2O32-＋4Cr2O＋26H＋===6SO42－＋8Cr3＋＋13H2O 不能 因陽極產(chǎn)生的Cu2＋不能使Cr2O還原到低價態(tài) Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 5

【解析】

Ⅰ.某工業(yè)廢水中主要含有Cr3+，同時還含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，加雙氧水把亞鐵離子氧化為鐵離子，同時Cr3+，被氧化為Cr2O72-，加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=8，則Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，過濾，濾液中主要含有Cr2O72-、Ca2+和Mg2+等，通過鈉離子交換樹脂，除去Ca2+和Mg2+，然后加Na2S2O3把Cr2O72-還原為Cr3+，再調(diào)節(jié)pH得到Cr(OH)(H2O)5SO4。

（1）加氧化劑主要目的是把亞鐵離子氧化為鐵離子，同時不能引入新的雜質(zhì)，所以可以用Na2O2代替H2O2，故選A項。

綜上所述，本題正確答案為A；

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，pH=8時，Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，則Fe3+、Al3+、被除去，故選AB項。

綜上所述，本題正確答案為AB。

通過鈉離子交換樹脂，除去Ca2+和Mg2+，故選CD項。

綜上所述，本題正確答案為CD。

（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，還原過程中，每消耗0.8 mol Cr2O轉(zhuǎn)移4.8 mol e－，則1mol Cr2O轉(zhuǎn)移6 mol e－，該反應(yīng)離子方程式為3S2O32-＋4 Cr2O＋26H＋===6SO42－＋8Cr3＋＋13H2O；

綜上所述，本題正確答案為3S2O32-＋4Cr2O＋26H＋===6SO42－＋8Cr3＋＋13H2O；

Ⅱ.（1）根據(jù)題意，電解時能否用Cu電極來代替Fe電極，銅失電子變?yōu)殂~離子，不能把Cr2O還原到低價態(tài)；

綜上所述，本題正確答案：不能，因陽極產(chǎn)生的Cu2＋不能使Cr2O還原到低價態(tài)；

（2）根據(jù)上述分析，電解時陽極的電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+；陽極附近溶液中Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+的離子方程式為Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

綜上所述，本題正確答案：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

（3）當(dāng)c(Cr3+)=10-5mol/L時，溶液的c(OH-)= =10-9mol/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。

綜上所述，本題正確答案:5。