Question

工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理．常用的处理方法有两种．
方法1：还原沉淀法 该法的工艺流程为：
CrO₄^2-

H+

①转化

Cr₂O₇^2-

Fe2+

②还原

Cr³⁺

OH-

③沉淀

Cr（OH）₃
其中第①步存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺═Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）若平衡体系的pH=2，则溶液显

 

色．
（2）第②步中，还原1molCr₂O₇^2-离子，需要

 

mol的FeSO₄?7H₂O．
（3）第③步生成的Cr（OH）₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）₃（s）═Cr³⁺ （aq）+3OH^-（aq）
常温下，Cr（OH）₃的溶度积Ksp=c（Cr³⁺）?c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至

 

．
方法2：电解法     该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）₃沉淀．
（4）用Fe做电极的原因为

 

．
（5）在阴极附近溶液pH升高的原因是（结合电极反应式解释）

 

；溶液中同时生成的沉淀还有

 

．

Answer 1

考点："三废"处理与环境保护

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：（1）根据外界条件对平衡的影响来确定平衡移动方向，从而确定离子浓度大小和溶液颜色变化；
（2）根据氧化还原反应中得失电子守恒来计算；
（3）根据溶度积常数以及水的离子积常数来进行计算；
（4）阳极是活性电极时，阳极本身失电子，生成阳离子；
（5）溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少，即氢离子在阴极得电子，PH升高，氢氧根离子浓度增大，离子浓度幂的乘积大于溶度积，所以金属阳离子会生成氢氧化物沉淀．

解答： 解：（1）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，故答案为：橙；
（2）根据电子得失守恒：n（Cr₂O₇^2-）×6=n（FeSO₄?7H₂O）×1，n（FeSO₄?7H₂O）=

1mol×6

1

=6mol，故答案为：6；
（3）当c（Cr³⁺）=10^-5mol/L时，溶液的c（OH^-）=

3	10 -32 10 -5

=10^-9 mol/L，c（H⁺）═

10 -14

10 -9

=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至5，故答案为：5；
（4）在电解法除铬中，铁作阳极，阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供还原剂Fe²⁺，
故答案为：阳极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，提供还原剂Fe²⁺；
（5）在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H⁺放电生成H₂：2H⁺+2e^-═H₂↑，溶液酸性减弱；同时大量产生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也将转化为Fe（OH）₃沉淀；
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑，溶液酸性减弱；Fe（OH）₃；

点评：本题主要考查了铬及其化合物的性质、氧化还原反应、沉淀溶解平衡和电化学知识等内容，难度中等，抓住题目信息是解题的关键．