Question

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的伤害，必须进行处理。该法的工艺流程为

其中第①步存在平衡：2CrO₄^2—（黄色）+2H⁺Cr₂O₇^2—（橙色）+H₂O
（1）若平衡体系的pH=2，则溶液显           色。
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是     。（选填编号）

A．Cr2O72—和CrO42—的浓度相同	B．v正(Cr2O72—) ="2v" 逆(CrO42—)
C．溶液的颜色不变	D．溶液的pH值不变

（3）写出第②步中Cr₂O₇^2－转变为Cr^3＋的离子方程式：                           。
（4）向Cr₂(SO₄)₃溶液中，滴加NaOH，当pH＝4.6时，开始出现Cr(OH)₃沉淀，随着pH的升高，沉淀增多，但当pH≥13时，沉淀消失，出现亮绿色的[Cr(OH)₄]^－离子。其平衡关系如下：

现向0.05mol·L^－1的Cr₂(SO₄)₃溶液50mL中，加入等体积0.6 mol·L^－1的NaOH溶液，充分反应后，溶液中可观察到的现象为      ，溶液中离子浓度由大到小的顺序为       。
（5）在Na[Cr(OH)₄]和Na₂Cr₂O₇混合后的溶液中加入H₂SO₄酸化，铬元素以             形式存在（填写离子符号）。

Answer 1

（1）橙
（2）C D
（3）Cr₂O₇^2－＋6Fe^2＋＋14H^＋→2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O
（4）溶液由紫色变为亮绿色； c(Na⁺)＞c(OH^--)＞c(SO₄^2--)＞c([Cr(OH)₄]^－)＞c(H⁺) 。
（5）Cr³⁺、Cr₂O₇^2— 。

解析试题分析：
（1）第①步存在平衡：2CrO₄^2—（黄色）+2H⁺Cr₂O₇^2—（橙色）+H₂O，当平衡体系的pH=2，溶液显酸性，平衡正向移动，所以c(Cr₂O₇^2—)较大，则溶液显橙色。
（2）当反应达到平衡状态时，任何微粒的浓度都保持不变。对每种微粒来说消耗的浓度与产生的浓度相等，即V（正）=V（逆）。溶液的颜色不变，溶液的pH不变，v_正(Cr₂O₇^2—) ="1/2v" _逆(CrO₄^2—).但不同的微粒的浓度可能相等，也可能不等。因此能说明第①步反应达平衡状态的是C、D。
（3）根据电荷守恒、原子守恒及电子守恒定律可知：第②步中Cr₂O₇^2－转变为Cr^3＋的离子方程式为Cr₂O₇^2－＋6Fe^2＋＋14H^＋→2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O。
（4）现向0.05mol·L^－1的Cr₂(SO₄)₃溶液50mL中，加入等体积0.6 mol·L^－1的NaOH溶液时，c(Cr³⁺)="0." 1mol/L,n(Cr³⁺)="0.005mol" ,c(OH^-)=0.3mol/L,溶液的pH>4.6所以会发生反应Cr³⁺+3OH^-=Cr(OH)₃↓, 反应消耗OH^-的物质的量为0.015mol，剩余OH^-的物质的量为0.3mol/L×0.1L- 0.015mol=0.015mol，c(OH^-)="0.015mol" ÷0.1L=0.15mol/L.大于pH=13时的c(OH^-)。所以会再发生 Cr(OH)₃+ H₂O=H⁺+ [Cr(OH)₄]^2-。因此溶液呈亮绿色。即溶液的颜色由紫色变为亮绿色。c(SO₄^2-)=0.075mol/L,n(Na⁺)="0.3mol/L," c(OH^--)=(0.03mol－4×0.005mol)÷0.1L="0.1mol/L" , c(H⁺)=Kw÷c(OH^--)=10^-14÷0.1=10^-13mol/L,   c([Cr(OH)₄]^－)=" 0.05mol/L" 。所以溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(Na⁺)＞c(OH^--)＞c(SO₄^2--)＞c([Cr(OH)₄]^－)＞c(H⁺)。
（5）在Na[Cr(OH)₄] 溶液中加入H₂SO₄酸化由关系式可知铬元素以Cr³⁺形式存在；在Na₂Cr₂O₇的溶液中加入H₂SO₄酸化，由：2CrO₄^2—（黄色）+2H⁺Cr₂O₇^2—（橙色）+H₂O知铬元素以Cr₂O₇^2—存在。所以在Na[Cr(OH)₄]和Na₂Cr₂O₇混合后的溶液中加入H₂SO₄酸化，铬元素以Cr³⁺、Cr₂O₇^2— 形式存在。
考点：考查化学平衡状态的判断、平衡移动、离子浓度的大小比较、离子方程式的书写的知识。