Question

【题目】Cr、S等元素的化合物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。

（1）还原沉淀法是处理含铬（Cr2O72和CrO42）工业废水的常用方法，过程如下：

①已知：常温下，初始浓度为1.0 mol·L1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72)随c(H+)的变化如图所示。则上述流程中CrO42-转化为Cr2O72-的离子方程式为______________________。

②还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。

③Cr3+与Al3+的化学性质相似，对CrCl3溶液蒸干并灼烧，最终得到的固体的化学式为____________。

④常温下，Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32，欲使处理后废水中的c(Cr3+)降至1.0×10-5mol·L1（即沉淀完全），应调节至溶液的pH=_____。

（2）“亚硫酸盐法”吸收烟中的SO2

①将烟气通入1.0mol/L 的Na2SO3溶液，当Na2SO3恰好完全反应时，溶液pH约为3，此时，溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为_________（用离子浓度符号和“＞”号表示）。

②室温下，将烟道气通入(NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示。

已知部分弱电解质的电离常数（25℃）如下：

电解质	电离常数
H2SO3	Ka1=1.54×10-2 Ka2=1.02×10-7
NH3·H2O	Kb=1.74×10-5

（i）(NH4)2SO3溶液呈____（填“酸”、“碱”或“中”）性，其原因是_________________。

（ii）图中b点时溶液pH=7，则n(NH4+):n(HSO3- )=_________。

Answer 1

【答案】CrO42-＋2H+Cr2O72-＋H2O 1:6 Cr2O3 5 c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-) 碱 H2SO3的第二电离常数Ka2=1.02×10-7小于NH3·H2O的电离常数Kb，故SO32-的水解程度比NH4+的水解程度大，溶液呈碱性 3:1

【解析】

(1) ① 从图中可以看出，c(Cr2O72) 随c(H+)的增大而不断增大，当c(H+)=6.0×10-7mol/L时，c(Cr2O72)=0.4mol/L，此时反应达平衡状态，所以此反应为可逆反应。由此可得CrO42-转化为Cr2O72-的离子方程式为CrO42-＋2H+Cr2O72-＋H2O 答案为CrO42-＋2H+Cr2O72-＋H2O

② 依据电子守恒，氧化剂Cr2O72与还原剂Fe2+的关系为：Cr2O72——6Fe2+

从而得出还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:6。答案为1:6；

③ Cr3+与Al3+的化学性质相似，说明Cr3+在水溶液中易发生水解反应，最终生成Al(OH)3，灼烧时再分解为铬的氧化物。所以对CrCl3溶液蒸干并灼烧，最终得到的固体的化学式为Cr2O3。答案为Cr2O3

④ Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32

，pH=5。答案为5；

(2) ① 将烟气通入1.0mol/L 的Na2SO3溶液，当Na2SO3恰好完全反应时，全部生成NaHSO3，此时溶液pH约为3，则表明HSO3-以电离为主。

发生的电离、水解反应方程式为：HSO3-H++SO32-、 HSO3-+H2OH2SO3+OH-、H2OH++OH- 且前面反应进行的程度大于后面反应， 从而得出溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-)。

答案为c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-)

②（i）在(NH4)2SO3溶液中，NH4+、SO32-都将发生水解，从表中数据Ka2=1.02×10-7、

Kb=1.74×10-5可以看出，HSO3-的电离常数小，SO32-的水解常数大，所以溶液呈碱性。

答案为碱；

溶液呈碱性的原因是：溶液H2SO3的第二电离常数Ka2=1.02×10-7小于NH3·H2O的电离常数Kb，故SO32-的水解程度比NH4+的水解程度大，溶液呈碱性。

答案为：H2SO3的第二电离常数Ka2=1.02×10-7小于NH3·H2O的电离常数Kb，故SO32-的水解程度比NH4+的水解程度大，溶液呈碱性。

（ii）图中b点时溶液pH=7，此时c(HSO3-)=c(SO32-)，则c(NH4HSO3)=c[(NH4)2SO3]，从而得出n(NH4+) ：n(HSO3- )= 3：1 答案为3：1。