Question

6．工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它們會(huì)對(duì)人類(lèi)及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，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：CrO₄^2-$→_{①轉(zhuǎn)化}^{H+}$Cr₂O₇^2-$→_{②還原}^{Fe_{2}+}$Cr³⁺$→_{③沉淀}^{CH-}$Cr（OH）₃↓其中第①步存在平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）能說(shuō)明第①步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是c．
a．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同   b.2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）  c．溶液的顏色不變
（2）第②步中，還原1molCr₂O₇^2-離子，需要6mol的FeSO₄7H₂O．
（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K_sp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至5．
方法2：電解法
該法用Fe做電極電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，隨著電解進(jìn)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?yàn)殛?yáng)極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，提供還原劑Fe²⁺．
（5）在陰極附近溶液pH升高的原因是（用電極反應(yīng)解釋?zhuān)?H⁺+2e^-=H₂↑，溶液中同時(shí)生成的沉淀還有Fe（OH）₃．

Answer 1

分析 （1）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，即能變的量保持不變則說(shuō)明已達(dá)平衡；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒來(lái)計(jì)算；
（3）根據(jù)溶度積常數(shù)以及水的離子積常數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算；
（4）陽(yáng)極是活性電極時(shí)，陽(yáng)極本身失電子，生成陽(yáng)離子；
（5）溶液PH升高的原因是溶液中氫離子濃度減少，即氫離子在陰極得電子，PH升高，氫氧根離子濃度增大，離子濃度冪的乘積大于溶度積，所以金屬陽(yáng)離子會(huì)生成氫氧化物沉淀．

解答 解：（1）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度不再改變，即溶液的顏色不再改變，
故答案為：c；
（2）根據(jù)電子得失守恒：n（Cr₂O₇^2-）×6=n（FeSO₄•7H₂O）×1，n（FeSO₄•7H₂O）=$\frac{1mol×6}{1}$=6mol，故答案為：6；
（3）當(dāng)c（Cr³⁺）=10^-5mol/L時(shí)，溶液的c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9 mol/L，c（H⁺）═$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-9}}$=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）在電解法除鉻中，鐵作陽(yáng)極，陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供還原劑Fe²⁺，
故答案為：陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，提供還原劑Fe²⁺；
（5）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↑，溶液酸性減弱；同時(shí)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(diǎn)評(píng) 本題主要考查了鉻及其化合物的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、沉淀溶解平衡和電化學(xué)知識(shí)等內(nèi)容，難度中等，抓住題目信息是解題的關(guān)鍵．