Question

水是生命之源，广西重金属镉污染事件是2012年1月15日发现的．水污染事件再次提醒人们保护水资源的必要性和紧迫性．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．常用的处理方法有两种．
方法1：还原沉淀法．
该法的工艺流程为：

其中第①步存在平衡：
2CrO

2- 4

（黄色）+2H⁺?Cr₂O

2- 7

（橙色）+H₂O
（1）若平衡体系的 pH=2，该溶液显

 

色．
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是

 

．（填序号）
A．Cr₂O

2- 7

和CrO

2- 4

的浓度相同
B．2v（Cr₂O

2- 7

）=v（CrO

2- 4

）
C．溶液的颜色不变
（3）第②步中，还原 1mol Cr₂O₇^2-离子，需要

 

mol的FeSO₄?7H₂O．
（4）第 ③步生成的Cr（OH）₃ 在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：
Cr（OH）₃（s）?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq）
常温下，Cr（OH）₃ 的溶度积K_sp=c（Cr³⁺）?c³（OH^-）=10^-32，要使 c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至

 

．
方法2：电解法．
该法用 Fe 做电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液pH升高，产生 Cr（OH）₃ 沉淀．
（5）用Fe做电极的原因为

 

（用电极反应式解释）．
（6）在阴极附近溶液 pH 升高，溶液中同时生成的沉淀还有

 

．（用化学式表示）
（7）溶液中发生的总反应为（用离子方程式表示）

 

．

Answer 1

分析：（1）pH=2，溶液呈酸性，有利于平衡向正反应分析移动；
（2）得到平衡时，各物质的浓度不变；
（3）根据氧化还原反应中得失电子守恒来计算；
（4）根据溶度积常数以及水的离子积常数来进行计算；
（5）阳极是活性电极时，阳极本身失电子，生成阳离子；
（6）溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少，即氢离子在阴极得电子，PH升高，生成沉淀为 Cr（OH）₃和Fe（OH）₃；
（7）根据反应物和生成物书写离子方程式．

解答：解：（1）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，故答案为：橙；
（2）平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变，故答案为：C；
（3）根据电子得失守恒：n（Cr₂O₇^2-）×6=n（FeSO₄?7H₂O）×1，n（FeSO₄?7H₂O）=

1mol×6

1

=6mol，故答案为：6；
（4）当c（Cr³⁺）=10^-5mol/L时，溶液的c（OH^-）=

3	10-32 10-5

=10^-9 mol/L，c（H⁺）═

10-14

10-9

=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至5，故答案为：5；
（5）在电解法除铬中，铁作阳极，阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供还原剂Fe²⁺，故答案为：Fe-2e^-═Fe²⁺；
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H⁺放电生成H₂的同时，大量产生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也将转化为Fe（OH）₃沉淀，故答案为：Fe（OH）₃；
（7）反应物为Cr₂O₇^2-和Fe²⁺，生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃，反应的离子方程式为6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+10OH^-+7H₂O=6Fe（OH）₃↓+2Cr（OH）₃↓，
故答案为：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+10OH^-+7H₂O=6Fe（OH）₃↓+2Cr（OH）₃↓．

点评：本题考查了重铬酸钠的制取原理及除杂方法，涉及了电极知识的应用，侧重考查了学生的分析、理解等综合能力，注意合理分析题中信息，难度中等．