Question

5．含鉻污水處理是污染治理的重要課題．污水中鉻元素以Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-形式存在，常見除鉻基本步驟是圖1：

（1）加酸可以使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
若常溫下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-濃度為0.1mol•L^-1，Cr₂O₇^2-濃度是CrO₄^2-濃度的10倍，該化學平衡常數K=1.0×10⁵．
（2）六價鉻的毒性大約是三價鉻的100倍，二氧化硫還原法是在酸性溶液中通SO₂將Cr₂O₇^2-還原，反應的離子方程式為3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O．而后再加堿將Cr³⁺沉淀，已知常溫下K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，要使c（Cr³⁺）降低到10^-5mol•L^-1，溶液的pH應升高到5．
（3）Cr（OH）₃為綠色粘性沉淀，類似于Al（OH）₃既溶于酸又能溶于強堿溶液．Cr（OH）₃溶于稀硫酸的化學方程式為2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O．    往100.00mL 0.1000mol•L^-1CrCl₃溶液滴加1.000mol•L^-1NaOH溶液，請畫出生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積的關系圖圖2：

Answer 1

分析 （1）根據化學平衡常數K=$\frac{c（Cr{\;}_{2}O{\;}_{7}{\;}^{2-}）}{c（CrO{\;}_{4}{\;}^{2-}）{\;}^{2}c（H{\;}^{+}）{\;}^{2}}$進行計算；
（2）根據二氧化硫具有還原性，在酸性溶液中通SO₂將Cr₂O₇^2-還原生成硫酸根和三價鉻離子；根據K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32計算c（OH^-），從而計算PH；
（3）Cr（OH）₃溶于稀硫酸生成硫酸鉻和水，根據反應的量畫出生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積的關系圖．

解答 解：（1）若常溫下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-濃度為0.1mol•L^-1，Cr₂O₇^2-濃度是CrO₄^2-濃度的10倍即CrO₄^2-濃度為0.01mol•L^-1，化學平衡常數K=$\frac{c（Cr{\;}_{2}O{\;}_{7}{\;}^{2-}）}{c（CrO{\;}_{4}{\;}^{2-}）{\;}^{2}c（H{\;}^{+}）{\;}^{2}}$=$\frac{0.1}{0.01{\;}^{2}×0.1{\;}^{2}}$=1.0×10⁵，故答案為：1.0×10⁵；
（2）因為二氧化硫具有還原性，在酸性溶液中通SO₂將Cr₂O₇^2-還原生成硫酸根和三價鉻離子，所以離子方程式為：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；因為K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，所以c（OH^-）=$\root{3}{\frac{10{\;}^{-32}}{10{\;}^{-5}}}$=10^-9mol•L^-1，則PH=5，故答案為：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；5；
（3）Cr（OH）₃溶于稀硫酸生成硫酸鉻和水，化學方程式為2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O，往100.00mL 0.1000mol•L^-1CrCl₃溶液滴加1.000mol•L^-1NaOH溶液，根據反應Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃，Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，所以應該為三份沉淀，一份溶解，生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積的關系圖為，故答案為：2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O；．

點評 本題考查了平衡常數的計算、氧化還原反應等知識點，難度不大，氧化還原反應方程式的書寫是高考的熱點．