Question

环境中常见的重金属污染物有：汞、铅、锰、铬、镉。处理工业废水中含有的Cr2O72—和CrO42—，常用的方法有两种。

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2CrO42—(黄色)＋2H＋Cr2O72—(橙色)＋H2O。

(1)写出第①步反应的平衡常数表达式_______________。

(2)关于第①步反应，下列说法正确的是________。

A．通过测定溶液的pH可以判断反应是否已达平衡状态

B．该反应为氧化还原反应

C．强酸性环境，溶液的颜色为橙色

(3)第②步中，还原0.1 mol Cr2O72—，需要________mol的FeSO4·7H2O。

(4)第③步除生成Cr(OH)3外，还可能生成的沉淀为________。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Ksp＝10－32，当c(Cr3＋)降至10－5 mol·L－1时，认为c(Cr3＋)已经完全沉淀，现将第③步溶液的pH调至4，请通过计算说明Cr3＋是否沉淀完全(请写出计算过程)：__________。

方法2　电解法

(5)实验室利用如图装置模拟电解法处理含Cr2O72—的废水，电解时阳极反应式为________，阴极反应式为________，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___________________。

 

 

Answer 1

　(1)K＝　(2)AC　(3)0.6

Fe(OH) 3　当pH调至4时，c(OH－)＝10－10 mol·L－1，c(Cr3＋)＝

10－32/c3(OH－)＝10－2 mol·L－1＞10－5 mol·L－1，因此Cr3＋没有沉淀完全

(5)Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑　阳极生成的金属阳离子向阴极移动，阴极反应消耗了H＋，打破了水的电离平衡，促进了水的电离，使溶液中OH－的浓度增大，溶液逐渐呈碱性

【解析】　(1)稀溶液中H2O的浓度可视为常数，故第①步反应的平衡常数表达式为K＝c(Cr2O72—)/[c2(CrO42—)·c2(H＋)]。(2)由反应①可知，平衡发生移动，溶液的pH发生变化，故pH不变时说明反应达到平衡，A项正确；CrO42—和Cr2O72—中Cr均为＋6价，该反应不是氧化还原反应，B项错误；在酸性环境中，溶液中c(Cr2O72—)较大，溶液呈橙色，C项正确。(3)在第②步反应中Cr2O72—被还原为Cr3＋，0.1 mol Cr2O72—被还原时转移电子的物质的量为0.1 mol×2×(6－3)＝0.6 mol，而还原剂Fe2＋被氧化为Fe3＋，故需要消耗0.6 mol FeSO4·7H2O。(4)在第②步反应中Fe2＋被氧化为Fe3＋，故第③步还有Fe(OH)3生成。(5)电解池的阳极发生氧化反应，Fe作阳极，则Fe电极本身被氧化，故阳极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；阴极则是电解质溶液中的H＋得电子，发生还原反应生成氢气，故阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；阳极生成的金属阳离子移向阴极，而阴极反应消耗了H＋，打破了水的电离平衡，促进了水的电离，使溶液中的OH－浓度增大，溶液逐渐呈碱性，从而使金属阳离子在阴极区形成沉淀。