Question

【题目】工业废水中含＋6价的铬会损害环境，必须进行处理。某工厂的处理工艺流程如下：

（1）N2H4的电子式为_____。

（2）下列溶液中，可替代N2H4的是_____。（填选项序号字母）

a．FeSO4溶液 b．浓HNO3溶液 c．酸性KMnO4溶液 d．Na2SO3溶液

（3）已知加入N2H4后，N2H4转化为无污染的物质，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_____。

（4）在实际工业生产中，处理含铬废水还可采用直接沉淀的方法，其成本较低。

①已知酸性废水中存在Cr2O72-和CrO42-的转化平衡，请用离子方程式表示它们之间的转化反应_____；

②加入沉淀剂BaCl2溶液之前需加入一定量的NaOH溶液，以利于沉淀的生成，则生成的沉淀为_____（写化学式）。

（5）工业上还可用电解法来处理含Cr2O72-的酸性废水，通过电解制得还原剂。右图为电解装置示意图（电极材料分别为铁和石墨）。

①装置中b电极的材料是_____（填“铁”或“石墨”）。

②该处理过程中，Cr2O72-被还原成Cr3+的离子方程式为_____。

Answer 1

【答案】 ad 2∶3 Cr2O72-＋H2O2CrO42-＋2H+ BaCrO4 铁 Cr2O72-＋6Fe2+＋14H+＝2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O

【解析】试题分析：本题以处理含Cr2O72-的工业废水的流程为载体，考查氧化还原反应的基本概念和有关计算，外界条件对化学平衡的影响，电解原理。

（1）N2H4中只存在共价键，电子式为。

（2）根据流程加入N2H4，Cr2O72-被还原成Cr3+，N2H4在反应中作还原剂，能替代N2H4的物质具有还原性，FeSO4溶液、Na2SO3溶液具有还原性，可替代N2H4；浓HNO3溶液、酸性KMnO4溶液具有强氧化性，不能替代N2H4；答案选ad。

（3）N2H4转化为无污染的物质，N2H4被氧化成N2，N2H4作还原剂，N元素的化合价由-2价升至0价；Cr2O72-被还原成Cr3+，Cr2O72-作氧化剂，Cr元素的化合价由+6价降至+3价；根据得失电子守恒，4n（N2H4）=6n（Cr2O72-），n（Cr2O72-）：n（N2H4）=2:3，即氧化剂与还原剂物质的量之比为2:3。

（4）①Cr2O72-和CrO42-之间的转化平衡用离子方程式表示为Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+。

②先加入一定量的NaOH溶液，OH-消耗H+，平衡“Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+”正向移动，CrO42-浓度增大，则加入沉淀剂BaCl2溶液，生成的沉淀为BaCrO4。

（5）①根据题意通过电解制得还原剂，铁为活性电极，石墨为惰性电极，则Fe作阳极，Fe失电子生成还原剂Fe2+，装置中b电极为阳极，则b电极的材料是铁。

②电解时阳极电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，Cr2O72-被还原成Cr3+，则Fe2+被氧化成Fe3+，反应可写成Fe2++Cr2O72-→Fe3++Cr3+，根据得失电子守恒配平为6Fe2++Cr2O72-→6Fe3++2Cr3+，结合废水呈酸性和原子守恒，写出离子方程式为6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。