Question

某厂废水中含量金属Cr³⁺（含有少量Fe³⁺、Cu²⁺）。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到重铬酸钾。某含铬废水处理的主要流程如图所示：

已知：①沉淀完全，而在pH≥3.2时
Fe（OH）₃沉淀完全。
②CrO^2—₄在酸性环境中发生：
回答下列问题：
（1）滤渣的成分是        。（写化学式）
（2）写出第③步反应的离子方程式           。
（3）分离出含[Cr（OH）₄]^—的溶液需要的玻璃仪器有             。
（4）目前一种采用以铬酸钾为原料，电化学法制备重要铬酸钾的实验装置示意图如下：

电解一段时间后，测定阳极液中K元素和Cr元素的含量，若K元素与Cr元素的物质的量之比为d，则此时的铬酸钾的转化率为         。

Answer 1

（1）Cr(OH)₃、Fe(OH)₃、Cu(OH)₂(3分)
（2）2[Cr(OH)₄]^-+3H₂O₂+2OH^-=2CrO₄^2-+8H₂O(2分)
（3）漏斗、烧杯、玻璃棒(3分)
（4）2-d(2分)

试题分析：（1）由题干所给信息可知在pH=8.0～9.5时，Cr³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺均转化为相应氢氧化物沉淀，因此利用流程可知滤渣的成分为Cr(OH)₃、Fe(OH)₃、Cu(OH)₂。（2）在第③步中+3价Cr被氧化为+6价Cr，因此H₂O₂被还原，结合溶液为碱性和电荷守恒等可写出反应的离子方程式。（3）调节pH=13时，Cr(OH)₃溶解，而Fe(OH)₃、Cu(OH)₂仍为固体，因此可通过过滤操作分离出[Cr(OH)4]^-，过滤操作所需玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗。（4）由电解图示知电解时，阳极室发生反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，导致溶液中c(H⁺)增大，促使2CrO₄^2- +2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O向右进行，同时K⁺移向阴极，因此可推知阳极室中CrO₄^2-转化的物质的量等于电路中通过电子的物质的量，等于移向阴极K⁺的物质的量；而由原子守恒知电解前阳极液中n(K)／n(Cr)=2，电解后阳极液中n(K)／n(Cr)=d，故电解后阳极室中减少的n(K⁺)=n(Cr)_转化=(2-d)×n_Cr，因此铬酸钾的转化率等于(2-d)×n(Cr)÷n(Cr)=2-d。