Question

【题目】重铬酸钾常用作有机合成的氧化剂和催化剂等。由含铬废液(主要含Cr3+、Fe3+、K+、SO42-等)制备K2Cr2O7的流程如下图所示。

已知：I 在酸性条件下，H2O2能将Cr2O72-还原为Cr3+

II相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

回答下列问题：

(l)滤渣②的主要成分为____(填化学式)。

(2)写出“氧化”步骤中反应的化学方程式____。

(3)“加热”操作的目的是____。

(4)“酸化”过程中发生反应2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O (K=4×1014L3.mol3)已知，“酸化”后溶液中c(Cr2O72-)=1.6×10-3mol/L则溶液中c(CrO42-)=____

(5)“结晶”后得到K2Cr2O7(M=294g.mol-1)产品0.5000 g，将其溶解后用稀H2SO4酸化，再用浓度为1.0000 mol.L-l (NH4)2Fe(SO4)2 标准溶液滴定，滴定终点消耗标准溶液的体积为9.00 mL，则产品的纯度为____。[滴定反应为：K2Cr2O7+6(NH4)2Fe(SO4)2+7H2SO4 =K2SO4 +Cr2(SO4)3 +6(NH4)2SO4+3Fe2(SO4)3+7H2O]

(6)在K2Cr2O7存在下，可利用微生物电化学技术实现含苯酚废水的有效处理，其工作原理如下图所示。

①负极的电极反应式为____；

②一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度____(填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer 1

【答案】Fe(OH)3 2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH=2K2CrO4+8H2O 分解除去过量H2O2 210-8mol/L 88.20% C6H5OH+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+ 减小

【解析】

含铬废液(主要含Cr3+、Fe3+、K+、SO42-等)加入KOH溶液调pH=7~8，生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀，过滤后得滤渣①为Cr(OH)3和Fe(OH)3；向滤渣①加入过量H2O2溶液和KOH溶液，Cr(OH)3在碱性条件下被氧化为K2CrO4进入溶液，经过滤除去滤渣②的主要成分为Fe(OH)3；滤液②经加热除去过量H2O2，冷却后酸化至pH=1，结晶析出K2Cr2O7晶体，以此分析解答。

(l)根据以上分析，滤渣②的主要成分为Fe(OH)3，

故答案为：Fe(OH)3；

(2)“氧化”步骤中Cr(OH)3在碱性条件下被H2O2氧化为K2CrO4，化学方程式为2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH=2K2CrO4+8H2O，

故答案为：2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH=2K2CrO4+8H2O；

(3) 根据题给信息，在酸性条件下，H2O2能将Cr2O72-还原为Cr3+，所以酸化之前，要除去H2O2，故 “加热”操作的目的是分解除去过量H2O2，

故答案为：分解除去过量H2O2；

(4) 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O ，K=，酸化后pH=1，c(H+)=0.1mol/L，c(Cr2O72-)=1.6×10-3mol/L，则溶液中c(CrO42-)==210-8mol/L，

故答案为：210-8mol/L；

(5)根据反应关系：K2Cr2O7~6(NH4)2Fe(SO4)2，n(K2Cr2O7)=n[(NH4)2Fe(SO4)2]=×1.0000 mol.L-l×0.009L=0.0015mol，则产品的纯度为×100%=88.20%，

故答案为：88.20%；

(6)①由图可知，负极发生氧化反应，C6H5OH失电子生成CO2，根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒写出电极反应式为C6H5OH+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+；

②负极产生的H+通过阳离子交换膜进入中间室，正极产生的OH-通过阴离子交换膜也进入中间室，H+和OH-中和生成水，溶液体积增大，NaCl溶液的浓度将减小。

故答案为：C6H5OH+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+；减小。