Question

某厂废水中含5.00×10^-3mol?L^-1的Cr₂O₇^2-，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

Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

（2）第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr（OH）₃外，还有

Fe（OH）₃、Fe（OH）₂

（3）欲使1L该废水中的Cr₂O₇^2-完全转化为Cr_0.5Fe_1.5FeO₄．理论上需要加入

13.9

gFeSO₄?7H₂O．

Answer 1

分析：（1）Cr2O₇^2-有较强氧化性，FeSO₄?7H₂O中Fe²⁺有一定的还原性，在酸性介质中发生氧化还原反应，由实验流程可知，第①步反应中Cr₂O₇^2-在酸性条件下将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，自身被还原为Cr³⁺，根据守恒元素守恒及所处环境可知，还应有水生成．再根据电子转移守恒、电荷守恒、原子守恒配平；
（2）碱性条件下Fe²⁺、Fe³⁺不能存在，会转化为Fe（OH）₂、Fe（OH）₃；
（3）根据Cr原子计算Cr_0.5Fe_1.5FeO₄的物质的量，结合Cr_0.5Fe_1.5FeO₄的物质的量利用Fe原子守恒计算FeSO₄?7H₂O质量．

解答：解：（1）Cr2O₇^2-有较强氧化性，FeSO₄?7H₂O中Fe²⁺有一定的还原性，在酸性介质中发生氧化还原反应，由实验流程可知，第①步反应中Cr₂O₇^2-在酸性条件下将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，自身被还原为Cr³⁺，根据守恒元素守恒及所处环境可知，还应有水生成，反应离子方程式为Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（2）由题给框图之二可得：Fe²⁺过量，加NaOH时，产生Cr（OH）₃、Fe（OH）₃和Fe（OH）2三种沉淀物，
故答案为：Fe（OH）₃、Fe（OH）₂；
（3）1 L废水中含n（Cr₂O₇^2-）=5.00×10^-3 mol．根据Cr原子、Fe原子守恒，可得：
Cr₂O₇^2-～～～4Cr0.5Fe1.5FeO₄～～～10FeSO₄?7H₂O，
所以理论上n（FeSO₄?7H₂O）=10n（Cr₂O₇^2-）=5.00×10^-3 mol×10=0.05 mol，
所以m（FeSO₄?7H₂O）=0.05 mol×278 g/mol=13.9 g．
故答案为：13.9．

点评：本题以工业废水处理为载体，考查氧化还原反应、离子反应、关系式计算等，难度中等，关键根据实验流程利用氧化还原反应判断发生的离子反应，是对学生综合能力的考查．是一道不错的能力考查题．