Question

9．云南省曲靖的铬渣污染经媒体报道后，铬污染再次引起人们的关注．利用化学原理可以对工厂排放的含铬废水、铬渣等进行有效处理．
I．含铬废水的处理：某企业排放的含铬废水中含有较多毒性较大的Cr₂O₇^2-，某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到金属铬，设计了如下的工艺流程．

（1）加酸调节到pH=6，则用pH试纸测定溶液pH的操作是：将一小块PH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，滴在PH试纸上，静置几秒，再与比色卡对比．
（2）在含Cr₂O₇^2-废水中存在着平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O═2CrO₄^2-+2H⁺，请写出该平衡的平衡常数表达式k=$\frac{[Cr{{O}_{4}}^{2-}]^{2}•[{H}^{+}]^{2}}{[C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}]}$，若继续加水稀释，平衡将正向移动（填“正向”、“逆向”“不”）．
（3）请写出通入SO₂时发生的离子反应：Cr₂O₇^2-+2H⁺+3SO₂═2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O．
（4）写出加入铝粒时发生反应的化学方程式2Al+Cr₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr，该反应是焓减小（填“增加”或“减少”）反应．
Ⅱ．铬渣的处理
铬渣烧结炼铁法：铬渣中约含有55%的氧化钙和氧化镁，此外还含有15%左右的氧化铁，这些都是炼铁所需的成份．少量的铬渣代替消石灰同铁矿粉、煤粉混合，经烧结后送入高炉冶炼，六价铬还原为三价铬或金属铬，金属铬熔入铁水，而其它成分熔入熔渣．炼铁可使铬渣彻底解毒并充分利用，是铬渣治理的良好方法之一．
碱性溶液还原法：直接在碱性铬渣中加入硫化钠等进行六价铬的还原反应，形成Cr（OH）₃沉淀后，过滤回收铬污泥．
（5）铬渣烧结炼铁法中煤粉的作用是为高炉冶炼过程提供热源；燃烧后生成的CO是高炉冶炼过程的还原剂；还起到高温填料的作用（写两点即可）．（写两点）
（6）请配平碱性溶液还原法中发生的离子反应：□Cr₂O₇^2-+□S^2-+□H₂O═□Cr（OH）₃+□S₂O₃^2-+□OH^-．

Answer 1

分析 （1）在测定PH值时，不能湿润、稀释，需要用干燥结晶的玻璃棒；
（2）根据化学平衡常数的定义可解；加入水稀释，平衡向电离方向移动；
（3）二氧化硫与Cr₂O₇^2-离子发生氧化还原反应生成SO₄^2-离子和Cr³⁺离子；
（4）Al具有强还原性，能够将Cr从其氧化物中还原出来，铝热反应是放热反应；
（5）煤粉燃烧后生成的CO是高炉冶炼过程的还原剂，为高炉冶炼过程提供热源等；
（6）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，S^2-→S₂O₃^2-，根据电子转移守恒配平．

解答 解：（1）在测定PH值时，不能湿润、稀释，正确的是将一小块PH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，滴在PH试纸上，静置几秒，再与比色卡对比；
故答案为：将一小块PH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，滴在PH试纸上，静置几秒，再与比色卡对比；
（2）根据化学平衡常数的定义，可知Cr₂O₇^2-（aq）+H₂O（l）?2CrO₄^2-（aq）+2H⁺（aq）的平衡常数K=$\frac{[Cr{{O}_{4}}^{2-}]^{2}•[{H}^{+}]^{2}}{[C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}]}$；
加入水稀释，平衡向电离方向移动，左边的离子稀释为1，右边的离子系数为3，加水平衡正向移动；
故答案为：$\frac{[Cr{{O}_{4}}^{2-}]^{2}•[{H}^{+}]^{2}}{[C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}]}$；正向；
（3）重铬酸根具有强氧化性，能将二氧化硫中+4价的硫氧化为+6价，离子反应为：Cr₂O₇^2-+2H⁺+3SO₂═2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+2H⁺+3SO₂═2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；
（4）根据铝热反应的概念，铝与氧化铬在高温下生成铬和氧化铝，反应方程式为2Al+Cr₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr；铝热反应是放热反应，焓减小，
故答案为：2Al+Cr₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr；减小；
（5）少量的铬渣代替消石灰同铁矿粉、煤粉混合，经烧结后送入高炉冶炼，煤粉的作用煤粉燃烧后生成的CO是高炉冶炼过程的还原剂，为高炉冶炼过程提供热源，还起到高温填料的作用（写两点即可），
故答案为：为高炉冶炼过程提供热源；燃烧后生成的CO是高炉冶炼过程的还原剂；还起到高温填料的作用（写两点即可）；
（6）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，1molCr₂O₇^2-获得电子物质的量为1mol×2×（6-3）=6mol，S^2-→S₂O₃^2-，2molS^2-失去电子物质的量为1mol×2×[2-（-2）]=8mol，根据电子转移守恒，最小公倍数为24，所以发生的离子反应为：4Cr₂O₇^2-+6S^2-+19H₂O═8Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+14OH^-，
故答案为：4、6、19、8、3、14．

点评 本题考查了PH值测定、化学平衡常数的计算以及Ksp的有关计算、含铬废水、铬渣处理等内容，侧重于分析应用能力的考查，有利于培养学生良好的科学素养，提高学习的积极性，注意把握物质的性质，根据物质的性质和工业流程解答，题目难度中等．