Question

（2011?天津）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损害，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：CrO₄^2-

H+

①转化

Cr₂O₇^2-

Fe2+

②还原

Cr³⁺

OH-

③沉淀

Cr（OH）₃↓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，该溶液显

橙

色．
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是

c

．
a．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同   b.2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）  c．溶液的颜色不变
（3）第②步中，还原1molCr₂O₇^2-离子，需要

6

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

5

．
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

阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，提供还原剂Fe²⁺

．
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）

2H⁺+2e^-═H₂↑

，溶液中同时生成的沉淀还有

Fe（OH）₃

．

Answer 1

分析：（1）根据外界条件对平衡的影响来考虑平衡移动方向，从而确定离子浓度大小，进而确定颜色变化；
（2）判断平衡状态的方法：V_正=V_逆，或各组分的浓度保持不变，即能变的量保持不变则说明已达平衡；
（3）根据得失电子守恒来计算；
（4）根据溶度积常数进行计算；
（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，氢氧根离子浓度增大，离子浓度幂的乘积大于溶度积，所以金属阳离子会生成氢氧化物沉淀．

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；
（2）平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变；
（3）根据电子得失守恒可知，还原1molCr₂O₇^2-离子得到Cr³⁺，得电子：2×（6-3）=6mol，需要FeSO₄?7H₂O的物质的量为：6÷（3-2）=6；
（4）当c（Cr³⁺）=10^-5mol/L时，溶液的c（OH^-）=

3	10-32 10-5

=10-9mol/L，c（H⁺）═

10-14

10-9

，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至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⁺；
（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：（1）橙；（2）c；（3）6；（4）5；（5）阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，提供还原剂Fe²⁺；（6）2H⁺+2e^-═H₂↑；Fe（OH）₃．

点评：本题综合考查了化学平衡原理、氧化还原反应、沉淀溶解平衡和电化学知识等内容．分析时要根据题给信息，结合相关原理进行解答．