Question

工业上处理含Cr₂O₇^2-的酸性工业废水用以下方法：
①往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；
②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀生成，
③过滤回收沉淀，废水达排放标准．试回答：
（1）写出Cr₂O₇^2-转变成Cr³⁺的离子反应

 

（2）能否将Fe电极改成石墨电极？为什么？

 

（3）电子工业常用一定浓度的FeCl₃溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板，制成印刷线路板．有关反应为：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂．现将一块敷有铜箔的绝缘板浸入8.00×10²mL某FeCl₃溶液A中，一段时间后，将该线路板取出，向所得的溶液B中加入铁粉100.0g，充分反应后剩余固体质量为96.8g，把固体滤出并从滤液C（忽略反应前后溶液体积的变化）中取出20.00mL，向其中滴入3.00mol?L^-1 AgNO₃溶液60.00mL时，溶液中的Cl^-恰好完全沉淀．
计算：溶液A中FeCl₃的物质的量浓度为

 

．溶液B中FeCl₂的物质的量浓度为

 

．（要有计算过程，注意有效数字）

Answer 1

考点：离子方程式的书写,化学方程式的有关计算,电解原理

专题：计算题

分析：用Fe为电极进行电解，阳极是活泼电极，则电极本身发生失电子的氧化反应，即Fe-2e^-═Fe²⁺，阴极上是阳离子发生得电子的还原反应，即2H⁺+2e^-═H₂↑．
（1）Cr₂O₇^2-具有强氧化性，可以将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为Cr³⁺，据此书写方程式；
（2）铁失去电子得到的阳离子是亚铁离子，该离子具有还原性，能和重铬酸根之间发生反应，改用石墨不能生成还原性离子；
（3）依据反应过程分析，最后溶液中加入硝酸银溶液生成氯化银沉淀，氯元素守恒可以直接计算原溶液A中氯化铁的浓度，氯化铁溶解铜生成氯化亚铁和氯化铜，加入铁粉发生的反应为①2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，②Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，引起质量变化的原因是反应①固体质量减小，反应②固体质量增加，结合质量变化和化学方程式列式计算．

解答： 解：（1）Cr₂O₇^2-转变成Cr³⁺的离子反应是被阳极生成的亚铁离子在酸性溶液中还原，Cr₂O₇^2-具有强氧化性，可以将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为Cr³⁺，反应的离子方程式为：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案为：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
（2）因为Fe电极在电解过程中产生还原性的Fe²⁺，将溶液中Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺而除去，若用石墨电极来代替Fe电极，在阳极上失去电子的是氯离子，不能生成还原性离子，不能和重铬酸根之间发生反应，
故答案为：不能，因为Fe电极在电解过程中产生还原性的Fe²⁺，将溶液中Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺而除去，若改用石墨电极，不能产生还原性微粒；
（3）从滤液C（忽略反应前后溶液体积的变化）中取出20.00mL，向其中滴入3.00mol?L^-1 AgNO₃溶液60.00mL时，溶液中的Cl^-恰好完全沉淀，依据氯元素守恒20ml溶液中氯离子物质的量n（Cl^-）=n（Ag⁺）=3.00mol/L×0.060L=0.18mol，所以原溶液800ml中含有氯离子物质的量为0.18mol×

800

20

=7.2mol，n（FeCl₃）=

1

3

n（Cl^-）=2.4mol
溶液A中FeCl₃的物质的量浓度=

2.4mol

0.8L

=3mol/L，加入铁粉发生的反应为①2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，②Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，引起质量变化的原因是反应①固体质量减小，反应②固体质量增加，设B溶液中亚铁离子物质的量为x，则溶解的铜物质的量为0.5x，
①2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，固体质量减少
      2                 56g
2.4mol-x              28（2.4-x）g
②Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，固体质量增加
     1                （ 64-56）g
 0.5x                   0.5x（64-56）
则 28（2.4-x）g-0.5x（64-56）=100g-96.8g=3.2g
x=2mol
溶液B中c（FeCl₂）=

2mol

0.8L

=2.5mol/L；
故答案为：3.00mol?L^-1； 2.50 mol?L^-1．

点评：本题考查学生电解池的工作原理以及氧化还原反应型离子方程式的书写方法等知识，氧化还原反应过程中化学方程式的计算应用是本题难点，题目难度中等．