Question

2．央视《每周质量报告》报道某著名制药企业使用工业明胶制造有毒胶囊，其中铬元素含量超标．铬是人体必需的微量元素，它与脂类代谢有密切关系，能增强人体内胆固醇的分解和排泄．但铬过量会引起污染，危害人类健康．不同价态的铬毒性不同，三价铬对人体几乎无毒，六价铬的毒性为三价铬的100倍．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危害，必须进行处理．一种处理方法的工艺流程为

回答下列问题：
（1）初沉池中加入的混凝剂是明矾，用于吸附悬浮杂质，用离子方程式表示其道理Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺．
（2）若在化学实验室中模拟第②步操作A，则进行该操作所需的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒．
（3）已知在其中第③步存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
若平衡体系的pH=1，该溶液是橙色；能说明第③步反应达平衡状态的是C（填序号）．
A．Cr₂O₇^2-与CrO₄^2-的浓度相同
B.2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）
C．溶液的颜色不变
（4）已知Cr（OH）₃在碱性较强的溶液中将生成[Cr（OH）₄]^-，且有关离子完全沉淀的pH如下表：

有关离子	Fe2+	Fe3+	Cr3+
完全沉淀时的pH	9.0	3.2	5.6

在操作④和操作⑤中，加入Fe₂SO₄，再调节pH，使Fe³⁺和Cr³⁺完全沉淀．则可用于调节溶液pH的最佳试剂为C填序号．
A．Na₂O₂    B．Ba（OH）₂   C．NaOH
此时溶液pH的范围在B（填序号）最好．
A.3-4    B.6-8    C.10-11    D.12-14．
（5）若按照（4）题方法处理Cr₂O₇^2-，则处理该溶液中0.1molCr₂O₇^2-时，理论上可生成沉淀的质量为84.8g．
（6）工业上还可以用石墨作电极，电分解Na₂CrO₄的酸性废水来生产金属铬，写出生成金属铬的电极反应式CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O．

Answer 1

分析 向含Cr元素废水中加入混凝剂，混凝剂为KAl（SO₄）₂.12H₂O，铝离子水解生成Al（OH）₃胶体，胶体具有吸附性，吸附水中的悬浮物而净水，分离难溶物和溶液采用过滤的方法；第③步存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，向溶液中加入酸，使平衡向右移动转化为Cr₂O₇^2-，向溶液中加入FeSO₄溶液，发生反应6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，根据（4）题知，Fe²⁺完全沉淀pH为9.0，Cr³⁺完全沉淀pH为5.6，要除去溶液中Cr³⁺只要调节溶液pH介于二者之间即可，
（5）若按照（4）题方法处理Cr₂O₇^2-，则处理该溶液中0.1molCr₂O₇^2-时，根据元素守恒计算n[Cr（OH）₃]、n[Fe（OH）₃]，再根据m=nM计算沉淀质量；
（6）工业上还可以用石墨作电极，电分解Na₂CrO₄的酸性废水来生产金属铬，则CrO₄^2-在阴极上得电子生成Cr，氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气．

解答 解：向含Cr元素废水中加入混凝剂，混凝剂为KAl（SO₄）₂.12H₂O，铝离子水解生成Al（OH）₃胶体，胶体具有吸附性，吸附水中的悬浮物而净水，分离难溶物和溶液采用过滤的方法；第③步存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，向溶液中加入酸，使平衡向右移动转化为Cr₂O₇^2-，向溶液中加入FeSO₄溶液，发生反应6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，根据（4）题知，Fe³⁺完全沉淀pH为3.2，Cr³⁺完全沉淀pH为，要除去溶液中Fe³⁺只要调节溶液pH介于二者之间即可，
（1）明矾中铝离子水解生成Al（OH）₃胶体，胶体具有吸附性，吸附水中的悬浮物而净水，水解方程式为Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，
故答案为：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（2）分离难溶性固体和溶液采用过滤方法，则第②步操作A为过滤，则进行该操作所需的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒，
故答案为：漏斗；玻璃棒；
（3）根据2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O知，酸性条件下，平衡向正反应方向移动，所以
若平衡体系的pH=1，该溶液是橙色；
A．Cr₂O₇^2-与CrO₄^2-的浓度相同时正逆反应速率不一定相等，所以不一定是平衡状态，故错误；
B.2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）时正逆反应速率不一定相等，所以不一定是平衡状态，故错误；
C．溶液的颜色不变，体系中各物质浓度不变，则该反应达到平衡状态，故正确；
故答案为：橙；C；
（4）调节溶液pH时不能引进新的杂质，且不能和亚铁离子反应，故选C；
Fe²⁺完全沉淀pH为9.0，Cr³⁺完全沉淀pH为5.6，要除去溶液中Cr³⁺只要调节溶液pH介于二者之间即可，即在5.6-9.0之间，故选B；
故答案为：C；B；
（5）若按照（4）题方法处理Cr₂O₇^2-，则处理该溶液中0.1molCr₂O₇^2-时，根据元素守恒得n[Cr（OH）₃]=2n（Cr₂O₇^2-）=0.2mol，m[Cr（OH）₃]=nM=0.2mol×103mol/L=20.6g，
根据6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O知，0.1molCr₂O₇^2-参加反应生成0.6molFe³⁺，根据原子守恒得n[Fe（OH）₃]=n（Fe³⁺）=0.6mol，m[Fe（OH）₃]=nM=0.6mol×107mol/L=64.2g，
所以沉淀总质量=20.6g+64.2g=84.8g，
故答案为：84.8；
（6）工业上还可以用石墨作电极，电分解Na₂CrO₄的酸性废水来生产金属铬，则CrO₄^2-在阴极上得电子生成Cr，氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气，所以阴极电极反应式为CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O，
故答案为：CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，涉及电解原理、氧化还原反应、化学平衡状态判断、盐类水解及基本操作，综合性较强，熟悉流程图中发生的反应、物质性质及操作方法是解本题关键，（5）题计算沉淀时易漏掉Fe（OH）₃沉淀，为易错点．