Question

运用还原沉淀法可除去工业废水中含有的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，其处理过程如图所示
CrO

2- 4

H+

Cr₂O

2- 7

电解

还原

Cr³⁺

沉淀

Cr（OH）₃
（1）已知H₂CrO₄是二元弱酸，用水配成的K₂CrO₄溶液中的各离子的浓度由大到小的顺序正确的是

 

．
A．c（K⁺）=c（CrO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HCrO₄^-）＞c（H⁺）
B．c（K⁺）＞c（CrO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HCrO₄^-）＞c（H⁺）
C．c（K⁺）＞c（CrO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（HCrO₄^-）＞c（OH^-）
D．c（K⁺）＞c（CrO₄^2-）＞c（HCrO₄^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
（2）某温度时，向AgNO₃溶液中加入K₂CrO₄溶液会生成Ag₂CrO₄沉淀，Ag₂CrO₄在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示．该温度下，下列说法正确的是

 

（填字母）．

A．含有大量CrO₄^2-的溶液中一定不存在Ag⁺
B．0.002mol?L^-1的AgNO₃溶液与0.002mol?L^-1的Na₂CrO₄溶液等体积混合会生成沉淀
C．a点表示Ag₂CrO₄的不饱和溶液，加入AgNO₃固体可以使溶液由a点变到b点
（3）转化过程中存在平衡：
2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，能说明反应达到平衡状态的是

 

．
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同
B．溶液的pH保持不变
C．溶液的颜色保持不变
（4）工业上为了处理含Cr₂O₇^2-的酸性废水，用铁作阳极进行电解，使废水中含铬量降到可排放的标准．请写出
①电解时阴极的电极反应式：

 

，
②Cr₂O₇^2-转变为Cr³⁺时反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：离子浓度大小的比较,化学平衡状态的判断,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,电解原理

专题：化学平衡专题,盐类的水解专题,电化学专题

分析：（1）CrO₄^2-水解呈碱性，以第一步水解为主，以此可确定离子浓度大小；
（2）A．Ag⁺和CrO₄^2-同时存在；
B．根据c²（Ag⁺）×c（CrO₄^2-）与Ksp的关系判断；
C．加入AgNO₃固体，c（CrO₄^2-）不变，c（Ag⁺）增大；
（3）平衡时V_正=V_逆，各组分的浓度保持不变；
（4）因溶液呈酸性，电解时阴极生成氢气；阳极生成亚铁离子，亚铁离子可与Cr₂O₇^2-发生氧化还原反应．

解答： 解：（1）CrO₄^2-水解呈碱性，以第一步水解为主，则c（K⁺）＞c（CrO₄^2-）＞c（OH^-），因HCrO₄^-也水解生成OH^-，则c（OH^-）＞c（HCrO₄^-），所以有c（K⁺）＞c（CrO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HCrO₄^-）＞c（H⁺），
故答案为：B；
（2）A．当Qc＜Ksp时，Ag⁺和CrO₄^2-同时存在，故A错误；
B.0.002mol?L^-1的AgNO₃溶液与0.002mol?L^-1的Na₂CrO₄溶液等体积混合时，则c²（Ag⁺）×c（CrO₄^2-）=0.001²×0.001=10^-9＜Ksp，所以没有生成沉淀，故B错误；
C．加入AgNO₃固体，c（CrO₄^2-）不变，c（Ag⁺）增大，加入AgNO₃固体可以使溶液由a点变到b点，故C正确；
故答案为：C；
（3）A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同取决于起始浓度和转化，不能判断平衡，故A错误；
B．溶液的pH保持不变，可说明达到平衡，故B正确；
C．溶液的颜色保持不变，说明浓度不变，可说明达到平衡，故C正确；
故答案为：BC；
（4 ）①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↑，
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②Cr₂O₇^2-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2Cr³⁺，反应的实质是：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O．

点评：本题考查较为综合，涉及离子浓度大小比较、难溶电解质的溶解平衡、平衡状态的判断以及电解等知识，为高频考点和常见题型，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握化学反应原理的相关知识，难度中等．