Question

欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr₂O^2-₇转化为Cr（OH）₃沉淀除去．
已知：

氢氧化物开始沉淀时的pH

氢氧化物沉淀完全时的pH

Fe2+

7.0

9.0

Fe3+

1.9

3.2

Cr3+

6.0

8.0

（1）某含铬废水处理的主要流程如图所示：

①沉池中加入的混凝剂是K₂SO₄?Al₂（SO₄）₃?24H₂O，用离子方程式表示其反应原理

Al³⁺+3H₂O?Al（OH）_{3（胶体）}+3H⁺

．
②反应池中发生主要反应的离子方程式是Cr₂O^2-₇+3HSO^-₃+5H⁺═2Cr³⁺+3SO^2-₄+H₂O．根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此过程中发生主要反应的离子方程式是

Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓

、

H⁺+OH^-═H₂O

．证明Cr³⁺沉淀完全的方法是

测定溶液的pH，若pH≥8，则证明Cr³⁺沉淀完全

．
（2）工业亦可用电解法来处理含Cr₂O^2-₇废水．实验室利用如图模拟处理含Cr₂O^2-₇的废水，阳极反应式是Fe-2e^-═Fe²⁺，阴极反应式是2H⁺+2e^-=H₂↑．Fe²⁺与酸性溶液中的Cr₂O^2-₇反应生成Cr³⁺和Fe³⁺，得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，从水的电离平衡角度解释其原因是：

阴极反应消耗了水中的H+，打破了水的电离平衡，促进了水的电离，使溶液中OH^-浓度增大，溶液的碱性增强

．
用电解法处理该溶液中0.01molCr₂O^2-₇时，至少得到沉淀的质量是

8.48

g．

Answer 1

分析：（1）①氢氧化铝能吸附悬浮物，所以作混凝剂；
②反应池中发生主要反应的离子方程式是Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，反应后溶液中有H⁺、Cr³⁺，加NaOH溶液，NaOH会和H⁺、Cr³⁺发生反应；
（2）Fe²⁺离子与Cr₂O₇^2-离子发生氧化还原反应生成Fe³⁺离子和Cr³⁺离子；随着电解进行，溶液中c（H⁺） 逐渐减少，c（OH^-）浓度增大；
根据Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓进行计算；

解答：解：（1）①K₂SO₄﹒Al₂（SO₄）₃﹒24H₂O为强电解质，在溶液中完全电离，生成Al³⁺和SO₄^2-、K⁺，Al³⁺能水解生成氢氧化铝胶体：Al³⁺+3H₂O=Al（OH）₃（胶体）+3H⁺或Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，氢氧化铝胶体具有吸附性，能吸附水中的悬浮物，所以能作净水剂，
故答案为：Al³⁺+3H₂O=Al（OH）₃（胶体）+3H⁺或Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺； 
②根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，NaOH会和H⁺发生反应H⁺+OH^-═H₂O，Cr³⁺与NaOH发生反应Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓，Cr（OH）₃沉淀完全时的pH为8，所以，测定溶液的pH，若pH≥8，则证明Cr³⁺沉淀完全，
故答案为：Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、H⁺+OH^-═H₂O；测定溶液的pH，若pH≥8，则证明Cr³⁺沉淀完全；
（2）亚铁离子与Cr₂O₇^2-发生氧化还原反应，被还原为Cr³⁺然后生成Cr（OH）₃沉淀，重铬酸根具有强氧化性，能将生成的亚铁离子氧化为三价，即6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；随着电解进行，溶液中c（H⁺） 逐渐减少，打破了水的电离平衡，促进了水的电离，使溶液中OH^-浓度增大，溶液的碱性增强，生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀，金属阳离子在阴极区可沉淀完全；根据Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓知0.01mol Cr₂O₇^2-，可生成0.02molCr（OH）₃，0.06molFe（OH）₃，至少得到沉淀的质量是0.02mol×103g/mol+0.06mol×107g/mol=8.48g，
故答案为：阴极反应消耗了水中的H⁺，打破了水的电离平衡，促进了水的电离，使溶液中OH^-浓度增大，溶液的碱性增强；8.48；

点评：本题考查较为综合，涉及电解、氧化还原反应、化学方程式的计算等问题，要求具有较好的分析和解决问题的能力，题目难度中等．