Question

10．某些电镀厂的酸性废水中常含有一定量的CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理．常用的处理方法有两种
方法1：还原沉淀法，该法的工艺流程为：CrO${\;}_{4}^{2-}$$→_{①转化}^{H+}$Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$$→_{②还原}^{Fe_{2}+}$Cr³⁺$→_{③沉淀}^{CH-}$Cr（OH）₃↓其中第①步存在平衡步存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）若平衡体系的pH=12，该溶液显黄色．
（2）写出第③步的离子反应方程式：Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃↓．
（3）第②步中，用6mol的FeSO₄•7H₂O可还原1molCr₂O₇^2-离子．
（4）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）
常温下，Cr（OH）₃的溶度积K_sp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至5．
方法2：电解法：该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）₃沉淀．
（5）写出阳极的电极反应式Fe-2e^-=Fe²⁺．
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）2H⁺+2e^-=H₂↑
（7）用电镀法在铁制品上镀上一层锌，则阴极上的电极反应式为Zn²⁺+2e^-=Zn．

Answer 1

分析 （1）根据外界条件对平衡的影响来确定平衡移动方向，从而确定溶液颜色变化；
（2）第③步Cr³⁺与氢氧根离子结合生成沉淀；
（3）在氧化还原反应中，化合价升高值=化合价降低值=转移电子数来计算；
（4）根据Ksp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）来计算氢氧根离子离子的浓度，并计算氢离子浓度和pH的大小；
（5）阳极是活性电极时，阳极本身失电子，生成阳离子；
（6）溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少；
（7）电镀时阴极上溶液中金属离子得电子得到金属单质．

解答 解：（1）c（OH^-）增大，平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O左移，溶液呈黄色，
故答案为：黄；
（2）第③步Cr³⁺与氢氧根离子结合生成沉淀，其反应的离子方程式为：Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃↓；
故答案为：Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃↓；
（3）用6mol的FeSO₄•7H₂O作还原剂，转移6mol电子，则可以还原1mol Cr₂O₇^2-离子；
故答案为：1；
（4）Cr（OH）₃的溶度积Ksp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，则需c（OH^-）=$\root{3}{\frac{Ksp}{c（C{r}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9mol/L，所以c（H⁺）=10^-5mol/L，即pH=5，故答案为：5；
（5）在电解法除铬中，铁作阳极，阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供还原剂Fe²⁺，
故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H⁺放电生成H₂：2H⁺+2e^-═H₂↑；
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（7）电镀时阴极上溶液中金属离子得电子得到金属单质，则用电镀法在铁制品上镀上一层锌，则阴极上锌离子得电子生成Zn，其电极反应式为Zn²⁺+2e^-=Zn；
故答案为：Zn²⁺+2e^-=Zn．

点评 本题主要考查了铬及其化合物的性质、氧化还原反应、沉淀溶解平衡和电化学知识等内容，难度中等，抓住题目信息是解题的关键，注意把握溶度积常数的有关计算，侧重考查学生的分析能力、应用能力和计算能力．