7.工業(yè)廢水中常含有一定量Cr2O72-和CrO42-,它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大傷害.
已知:
i.2CrO42-(黃色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O
ii.Cr(OH)3(s)+H2O?[Cr(OH)4]- (亮綠色)+H+
(1)含鉻工業(yè)廢水的一種處理流程如下:CrO${\;}_{4}^{2-}$$→_{①轉(zhuǎn)化}^{H+}$Cr2O72-$→_{②還原}^{Fe_{2}+}$Cr3+$→_{③沉淀}^{OH-}$Cr(OH)3
①i.若在轉(zhuǎn)化一步中調(diào)節(jié)溶液的pH=2,則溶液顯橙色.
ii.能說明轉(zhuǎn)化一步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是cd(填字母序號).
a.Cr2O72-和CrO42-的濃度相同       b.ν(Cr2O72-)=2ν(CrO42-
c.溶液的顏色不變                d.溶液的pH不變
②步驟②還原一步的離子方程式是Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O;若還原l mol Cr2O72-離子,需要FeSO4•7H2O的物質(zhì)的量是6mol.
③沉淀一步中,向含Cr3+(紫色)溶液中,逐漸滴加NaOH溶液.當(dāng)pH=4.6時(shí),開始出現(xiàn)灰綠色沉淀,隨著pH的升高,沉淀量增多.當(dāng)pH≥13時(shí),沉淀逐漸消失,溶液變?yōu)榱辆G色.
i.請解釋溶液逐漸變?yōu)榱辆G色的原因:隨著溶液pH增大,平衡Cr(OH)3(s)+H2O?[Cr(OH)4]-(亮綠色)+H+正向移動,故溶液逐漸變?yōu)榱辆G色.
ii.若向0.05mol•L-1的Cr2(SO43溶液50mL中,一次性加入等體積0.6mol•L-1的NaOH溶液,充分反應(yīng)后,溶液中可觀察到的現(xiàn)象是溶液由紫色最終變?yōu)榱辆G色.
④在K[Cr(OH)4]和K2Cr2O7混合溶液中加入足量H2SO4酸化,鉻元素以Cr3+和Cr2O72-形式存在(填離子符號).
(2)用Fe做電極電解含Cr2O72-的酸性工業(yè)廢水,可以直接除去鉻.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.
①結(jié)合上述工業(yè)流程分析用Fe做電極的原因:鐵在陽極反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)Fe-2e-═Fe2+,為還原Cr2O72-提供還原劑Fe2+
②結(jié)合電極反應(yīng)式解釋在陰極附近溶液pH升高的原因:陰極發(fā)生反應(yīng)2H++2e-═H2↑,導(dǎo)致c(H+)下降.
③溶液中同時(shí)生成的沉淀可能還有Fe(OH)3(填化學(xué)式).

分析 (1)①根據(jù)外界條件對平衡的影響來確定平衡移動方向;根據(jù)判斷平衡狀態(tài)的方法:V=V,或各組分的濃度保持不變則說明已達(dá)平衡;
②在酸性條件下Cr2O72-與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng);根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒來計(jì)算;
③濃度對平衡的影響;氫氧根的濃度較大且過量;
④氫離子的濃度對平衡i、ii的影響;
(2)①鐵在陽極反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)Fe-2e-═Fe2+,為還原Cr2O72-提供還原劑Fe2+,則應(yīng)該用Fe作陽極;
②溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣,導(dǎo)致陰極附近氫離子濃度降低;
③亞鐵離子被氧化生成Fe3+,F(xiàn)e3+和OH-反應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀.

解答 解:(1)①c(H+)增大,平衡2CrO42-(黃色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O右移,溶液呈橙色;
a.Cr2O72-和CrO42-的濃度相同,達(dá)到平衡時(shí),是濃度保持不變,不是相同,故a錯(cuò)誤;      
b.要方向相反,且速率之比與計(jì)量數(shù)之比成比例,說明達(dá)到平衡,而ν(Cr2O72-)=2ν(CrO42-)不滿足與計(jì)量數(shù)成比例,故b錯(cuò)誤;
c.溶液的顏色不變,說明有顏色的離子濃度不變,達(dá)到平衡,故c正確;               
d.溶液的pH不變,說明氫離子濃度不變,達(dá)到平衡,故d正確;
故答案為:橙;cd;
②在酸性條件下Cr2O72-與與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng),
反應(yīng)方程式為Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O;
根據(jù)電子得失守恒:n(Cr2O72-)×6=n(FeSO4•7H2O)×1,n(FeSO4•7H2O)=$\frac{1mol×6}{1}$=6mol,
故答案為:Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O;6;
③向含Cr3+(紫色)溶液中,逐漸滴加NaOH溶液,氫離子濃度減小,溶液pH增大,平衡 Cr(OH)3(s)+H2O?[Cr(OH)4]- (亮綠色)+H+正向移動,故溶液逐漸變?yōu)榱辆G色;若向0.05mol•L-1的Cr2(SO43溶液50mL中,一次性加入等體積0.6mol•L-1的NaOH溶液,氫氧根的濃度較大且過量,平衡向右移徹底,溶液由紫色最終變?yōu)榱辆G色;
故答案為:隨著溶液pH增大,平衡 Cr(OH)3(s)+H2O?[Cr(OH)4]- (亮綠色)+H+正向移動,故溶液逐漸變?yōu)榱辆G色;溶液由紫色最終變?yōu)榱辆G色;
④在K[Cr(OH)4]和K2Cr2O7混合溶液中加入足量H2SO4酸化,
i.2CrO42-(黃色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O
ii.Cr(OH)3(s)+H2O?[Cr(OH)4]- (亮綠色)+H+
氫離子濃度足夠大,i向右移,ii向左移,氫氧化鉻溶解,得到Cr3+,所以鉻元素以Cr3+和Cr2O72-存在,
故答案為:Cr3+和Cr2O72-;
(2)①鐵在陽極反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)Fe-2e-═Fe2+,為還原Cr2O72-提供還原劑Fe2+,則應(yīng)該用Fe作陽極,
故答案為:鐵在陽極反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)Fe-2e-═Fe2+,為還原Cr2O72-提供還原劑Fe2+;
②溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣,導(dǎo)致陰極附近氫離子濃度降低,溶液的pH升高,
電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2 ↑,
故答案為:陰極發(fā)生反應(yīng)2H++2e-═H2↑,導(dǎo)致c(H+)下降;
③亞鐵離子被氧化生成Fe3+,F(xiàn)e3+和OH-反應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀,
故答案為:Fe(OH)3

點(diǎn)評 本題主要考查了化學(xué)平衡移動原理、氧化還原反應(yīng)、沉淀溶解平衡等內(nèi)容.解題根據(jù)題給信息,再結(jié)合相關(guān)原理可進(jìn)行解答本題考查氧化還原反應(yīng)計(jì)算、電解原理、物質(zhì)分離和提純等知識點(diǎn),為高頻考點(diǎn),側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力,明確氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子守恒是解本題關(guān)鍵,題目綜合性強(qiáng).

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.用括號內(nèi)試劑除去下列各物質(zhì)中的少量雜質(zhì),正確的是( 。
A.溴苯中的溴(苯)B.甲烷中的乙烯(溴水)
C.乙醇中的水(金屬鈉)D.甲烷中的乙烯(酸性高錳酸鉀溶液)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.2014年5月7日,天津某工程檢測公司在進(jìn)行探傷作業(yè)期間,一枚黃豆粒大小的放射源銥-192丟失,造成了嚴(yán)重的安全事故,圖示是銥在元素周期表中的信息,下列說法正確的是( 。
A.銥的相對原子質(zhì)量為192.2克
B.銥原子核內(nèi)的中子數(shù)為77
C.K2IrO3中Ir的化合價(jià)為+4
D.生活中常用的銥金筆為純凈的銥單質(zhì)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

15.請用下列10種物質(zhì)的序號填空:①O2 ②H2、跱H4NO3、躃2O2 ⑤Ba(OH)2、轈H4、逤O2 ⑧NaF、酦H3 ⑩I2
(1)既有離子鍵又有非極性鍵的是④;
(2)既有離子鍵又有極性鍵的是③⑤.
(3)屬于共價(jià)化合物的是⑥⑦⑨.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

2.(1)某種烷烴A在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的43倍,則該烴的分子式C6H14
(2)某烷烴B含有16個(gè)共價(jià)鍵,則該烴的同分異構(gòu)體有3種.
(3)某烷烴C的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CH(CH32,則該烴的一氯取代物有4種.
(4)某烴由另一種烴D通過加成反應(yīng)而制得,則烴D的可能的是(任寫一種可能的結(jié)構(gòu)簡式)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

12.化合物A最早發(fā)現(xiàn)于酸牛奶中,它是人體內(nèi)糖代謝的中間體,可由馬鈴薯、玉米淀粉等發(fā)酵制得.A的鈣鹽是人們喜愛的補(bǔ)鈣劑之一.A在某種催化劑存在下進(jìn)行氧化,其產(chǎn)物不能發(fā)生銀鏡反應(yīng).在濃硫酸存在下,A可發(fā)生如圖所示的反應(yīng):

(1)試寫出化合物的結(jié)構(gòu)簡式:ACH3CH(OH)COOH,ECH2=CHCOOH,F(xiàn)
(2)化學(xué)方程式:A→B:+CH3CH2OH $→_{△}^{濃硫酸}$+H2O,
(3)四個(gè)反應(yīng)中,不屬于酯化反應(yīng)的是:A→E(填化合物對應(yīng)的字母)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.短周期主族元素A、B、C、D的原子序數(shù)依次增大.已知A、C的原子序數(shù)之差為8,A、B、C三種元素原子的最外層電子數(shù)之和為15,B元素原子的最外層電子數(shù)等于A元素原子的最外層電子數(shù)的一半,下列敘述正確的是(  )
A.簡單離子的半徑:B>C>D>A
B.氫化物的穩(wěn)定性:C>D
C.B和其他3種元素均能形成離子化合物
D.B與D形成的化合物溶于水所得溶液顯酸性

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.用NA表示阿伏加德羅常數(shù),下列敘述中正確的是(  )
A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4L己烷分子數(shù)約為NA
B.1 mol甲基含10 NA個(gè)電子
C.在人體內(nèi),180g葡萄糖完全被生理氧化所消耗的氧氣的分子數(shù)為6NA
D.0.5mol 1,3-丁二烯(CH2=CHCH=CH2)分子中含有碳碳雙鍵數(shù)為2NA

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

17.(1)NH4NO3是強(qiáng)酸弱堿形成的鹽,其水溶液呈酸 性,CH3COONa強(qiáng)堿弱酸形成的鹽,其水溶液呈堿 性.
(2)CH3COONa發(fā)生水解時(shí)的離子方程式H2O+CH3COO-?CH3COOH+OH-
(3)NH4NO3發(fā)生水解時(shí)的離子方程式NH4++H2O?NH3•H2O+H+

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案