Question

【题目】含铬化合物有毒，对人畜危害很大。因此含铬废水必须进行处理才能排放。已知：Cr3+Cr(OH)3CrO2-。

(1)在含+6价铬的废水中加入一定量的硫酸和硫酸亚铁，使+6价铬还原成+3价铬；再调节溶液pH在6～8之间，使Fe3+和Cr3+转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀而除去。

①写出Cr2O72-与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式_______________________。

②用离子方程式表示溶液pH不能超过10的原因__________________________________。

③若处理后的废水中残留的c(Fe3+)=2×10－13 mol/L，则残留的Cr3+的浓度为___________。(已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38 Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)

(2)将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解。阳极区生成的Fe2+和Cr2O72一发生反应，生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH一结合成氢氧化物沉淀而除去。

①写出阴极的电极反应式__________________________。

②电解法中加入氯化钠的作用是______________________。

(3)某化学兴趣小组以含+6价铬和+2价锰的工业废水为试样，研究铁屑用量和pH对废水中铬、锰去除率的影响。

①取100mL废水于250 mL三角瓶中，调节pH到规定值，分别加入不同量的废铁屑．得到铁屑用量对铬和锰去除率的影响如下图所示。则在pH一定时，废水中铁屑用量为____________时，锰、铬去除率最好。

②取100mL废水于250 mL三角瓶中，加入规定量铁粉，调成不同的pH。得到pH对铬和锰去除率的影响如下图所示。则在铁屑用量一定时，废水pH=__________时锰、铬去除率最好。

Answer 1

【答案】Cr2O72++6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O Cr(OH)3 +OH-=CrO2-+2H2O 3×10-6 mol/L 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH- 增强溶液导电性 15% 4

【解析】

(1)①Cr2O72-与FeSO4溶液在酸性条件下会发生氧化还原反应；

②由题意可知，当pH超过10即c(OH-)≥10-4mol/L时，Cr(OH)3转变成CrO2-；

(2)①阴极上水中的氢离子放电生成氢气；

②水是弱电解质，导电性能较差，氯化钠是强电解质能增强水的导电性；

(3)根据图可知，当两种离子的去除率都较大时所对应的pH值和百分量即是待求值。

(1)①Cr2O72-与FeSO4溶液在酸性条件下会发生氧化还原反应，常数Cr3+、Fe3+、H2O，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式Cr2O72++6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

②由题意可知，当pH超过10即c(OH-)≥10-4mol/L时，Cr(OH)3转变成CrO2-，发生Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O；

(2)①将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解，阳极上铁失电子生成二价铁离子，阴极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

②水是弱电解质，所以蒸馏水的导电能力很小，氯化钠是强电解质，在水中能完全电离导致溶液阴阳离子浓度增大，所以能增强溶液导电性；

(3)①根据图1知，当铁用量逐渐增大时，离子的去除率先增大后减小，当废水中铁屑用量为15%时锰、铬去除率最好；

②根据图2知，当溶液的pH值逐渐增大时，锰离子的去除率先减小后增大，铬的去除率先增大后减小，当pH=4时锰、铬去除率最好。