Question

2．央視《每周質(zhì)量報(bào)告》報(bào)道某著名制藥企業(yè)使用工業(yè)明膠制造有毒膠囊，其中鉻元素含量超標(biāo)．鉻是人體必需的微量元素，它與脂類代謝有密切關(guān)系，能增強(qiáng)人體內(nèi)膽固醇的分解和排泄．但鉻過量會(huì)引起污染，危害人類健康．不同價(jià)態(tài)的鉻毒性不同，三價(jià)鉻對(duì)人體幾乎無毒，六價(jià)鉻的毒性為三價(jià)鉻的100倍．工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它們會(huì)對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大危害，必須進(jìn)行處理．一種處理方法的工藝流程為

回答下列問題：
（1）初沉池中加入的混凝劑是明礬，用于吸附懸浮雜質(zhì)，用離子方程式表示其道理Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺．
（2）若在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中模擬第②步操作A，則進(jìn)行該操作所需的玻璃儀器為燒杯、漏斗、玻璃棒．
（3）已知在其中第③步存在平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
若平衡體系的pH=1，該溶液是橙色；能說明第③步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是C（填序號(hào)）．
A．Cr₂O₇^2-與CrO₄^2-的濃度相同
B.2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）
C．溶液的顏色不變
（4）已知Cr（OH）₃在堿性較強(qiáng)的溶液中將生成[Cr（OH）₄]^-，且有關(guān)離子完全沉淀的pH如下表：

有關(guān)離子	Fe2+	Fe3+	Cr3+
完全沉淀時(shí)的pH	9.0	3.2	5.6

在操作④和操作⑤中，加入Fe₂SO₄，再調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺和Cr³⁺完全沉淀．則可用于調(diào)節(jié)溶液pH的最佳試劑為C填序號(hào)．
A．Na₂O₂    B．Ba（OH）₂   C．NaOH
此時(shí)溶液pH的范圍在B（填序號(hào)）最好．
A.3-4    B.6-8    C.10-11    D.12-14．
（5）若按照（4）題方法處理Cr₂O₇^2-，則處理該溶液中0.1molCr₂O₇^2-時(shí)，理論上可生成沉淀的質(zhì)量為84.8g．
（6）工業(yè)上還可以用石墨作電極，電分解Na₂CrO₄的酸性廢水來生產(chǎn)金屬鉻，寫出生成金屬鉻的電極反應(yīng)式CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O．

Answer 1

分析 向含Cr元素廢水中加入混凝劑，混凝劑為KAl（SO₄）₂.12H₂O，鋁離子水解生成Al（OH）₃膠體，膠體具有吸附性，吸附水中的懸浮物而凈水，分離難溶物和溶液采用過濾的方法；第③步存在平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，向溶液中加入酸，使平衡向右移動(dòng)轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，向溶液中加入FeSO₄溶液，發(fā)生反應(yīng)6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，根據(jù)（4）題知，F(xiàn)e²⁺完全沉淀pH為9.0，Cr³⁺完全沉淀pH為5.6，要除去溶液中Cr³⁺只要調(diào)節(jié)溶液pH介于二者之間即可，
（5）若按照（4）題方法處理Cr₂O₇^2-，則處理該溶液中0.1molCr₂O₇^2-時(shí)，根據(jù)元素守恒計(jì)算n[Cr（OH）₃]、n[Fe（OH）₃]，再根據(jù)m=nM計(jì)算沉淀質(zhì)量；
（6）工業(yè)上還可以用石墨作電極，電分解Na₂CrO₄的酸性廢水來生產(chǎn)金屬鉻，則CrO₄^2-在陰極上得電子生成Cr，氫氧根離子在陽極上失電子生成氧氣．

解答 解：向含Cr元素廢水中加入混凝劑，混凝劑為KAl（SO₄）₂.12H₂O，鋁離子水解生成Al（OH）₃膠體，膠體具有吸附性，吸附水中的懸浮物而凈水，分離難溶物和溶液采用過濾的方法；第③步存在平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，向溶液中加入酸，使平衡向右移動(dòng)轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，向溶液中加入FeSO₄溶液，發(fā)生反應(yīng)6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，根據(jù)（4）題知，F(xiàn)e³⁺完全沉淀pH為3.2，Cr³⁺完全沉淀pH為，要除去溶液中Fe³⁺只要調(diào)節(jié)溶液pH介于二者之間即可，
（1）明礬中鋁離子水解生成Al（OH）₃膠體，膠體具有吸附性，吸附水中的懸浮物而凈水，水解方程式為Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（2）分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，則第②步操作A為過濾，則進(jìn)行該操作所需的玻璃儀器為燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：漏斗；玻璃棒；
（3）根據(jù)2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O知，酸性條件下，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以
若平衡體系的pH=1，該溶液是橙色；
A．Cr₂O₇^2-與CrO₄^2-的濃度相同時(shí)正逆反應(yīng)速率不一定相等，所以不一定是平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
B.2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）時(shí)正逆反應(yīng)速率不一定相等，所以不一定是平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
C．溶液的顏色不變，體系中各物質(zhì)濃度不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故答案為：橙；C；
（4）調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，且不能和亞鐵離子反應(yīng)，故選C；
Fe²⁺完全沉淀pH為9.0，Cr³⁺完全沉淀pH為5.6，要除去溶液中Cr³⁺只要調(diào)節(jié)溶液pH介于二者之間即可，即在5.6-9.0之間，故選B；
故答案為：C；B；
（5）若按照（4）題方法處理Cr₂O₇^2-，則處理該溶液中0.1molCr₂O₇^2-時(shí)，根據(jù)元素守恒得n[Cr（OH）₃]=2n（Cr₂O₇^2-）=0.2mol，m[Cr（OH）₃]=nM=0.2mol×103mol/L=20.6g，
根據(jù)6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O知，0.1molCr₂O₇^2-參加反應(yīng)生成0.6molFe³⁺，根據(jù)原子守恒得n[Fe（OH）₃]=n（Fe³⁺）=0.6mol，m[Fe（OH）₃]=nM=0.6mol×107mol/L=64.2g，
所以沉淀總質(zhì)量=20.6g+64.2g=84.8g，
故答案為：84.8；
（6）工業(yè)上還可以用石墨作電極，電分解Na₂CrO₄的酸性廢水來生產(chǎn)金屬鉻，則CrO₄^2-在陰極上得電子生成Cr，氫氧根離子在陽極上失電子生成氧氣，所以陰極電極反應(yīng)式為CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O，
故答案為：CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，涉及電解原理、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、鹽類水解及基本操作，綜合性較強(qiáng)，熟悉流程圖中發(fā)生的反應(yīng)、物質(zhì)性質(zhì)及操作方法是解本題關(guān)鍵，（5）題計(jì)算沉淀時(shí)易漏掉Fe（OH）₃沉淀，為易錯(cuò)點(diǎn)．