Question

某厂废水中含5.00×10^-3 mol·L^-1的,其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝,将废水处理得到磁性材料Cr_0.5Fe_1.5FeO₄(Fe的化合价依次为+3、+2),设计了如下实验流程:

(1)第①步反应的离子方程式是____________________________________。

(2)第②步中用pH试纸测定溶液pH的操作是:__________________。

(3)第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)₃外,还有__________________。

(4)欲使1 L该废水中的完全转化为Cr_0.5Fe_1.5FeO₄,理论上需要加入_________g FeSO₄·7H₂O。

Answer 1

(1)+6Fe²⁺+14H⁺====2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

(2)将一小块pH试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液,点在pH试纸上,再与标准比色卡对照。

(3)Fe(OH)₃、Fe(OH)₂

(4)13.9

解析:(1)结合框图，第①步反应应为含高价Cr(+6价)的在酸性条件下将部分二价铁氧化成三价铁，其离子方程式是：＋6Fe^2＋＋14H^＋====2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O。(2)考查pH试纸的使用。具体方法是：取一小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点滴在试纸的中部，待试纸变色后，再与标准比色卡对照来确定溶液的pH。

(3)由框图信息，第②步是向含Cr^3＋、Fe^2＋、Fe^3＋的溶液中加NaOH溶液，显然会生成三种沉淀：Cr(OH)₃、Fe(OH)₂、Fe(OH)₃，所以过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)₃外，还有Fe(OH)₂、Fe(OH)₃。(4)首先判断Cr_0.5Fe_1.5FeO₄(Fe的化合价依次为+3、+2价)中Cr元素的价态为+3价。1 L该废水中含的物质的量为5.00×10^－3 mol，转化为Cr_0.5Fe_1.5FeO₄时，得到的电子的物质的量为：5.00×10^－3×2×(6-3) mol＝0.03 mol。则被氧化的二价铁的物质的量亦为0.03 mol，未变价的铁的物质的量为0.03÷1.5＝0.02 mol，那么，共需要Fe(即FeSO₄·7H₂O)的物质的量为0.05 mol，其质量为：0.05 mol×278 g·mol^-1＝13.9 g。