Question

9．欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr₂O₇^2-转化为Cr（OH）₃沉淀除去．三种金属离子生成沉淀的pH如右表．

	开始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe（OH）2	7.0	9.0
Fe（OH）3	1.9	3.2
Cr（OH）3	6.0	8.0

某含铬废水处理的主要流程如图所示：

（1）Cr在周期表中的位置为第四周期第ⅥB族．
（2）初沉池中加入明矾作沉降剂，其作用的原理是（用离子方程式表示）
Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺．
（3）请补充并配平以下反应池中发生主要反应的离子方程式：
1Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O．
（4）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：H⁺+OH^-=H₂O和Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃↓．证明Cr³⁺沉淀完全的方法是取沉淀后的上层清液测定其pH，若pH≥8，则沉淀完全．

Answer 1

分析 含Cr₂O₇^2-废水中加入明矾，铝离子水解生成具有吸附性的氢氧化铝，可除去水的悬浮物杂质，然后加入硫酸和亚硫酸钠，在酸性条件下发生 Cr₂O₇^2-+3 HSO₃^-+5H⁺=2 Cr³⁺+3 SO₄^2-+4 H₂O，充分反应后，加入氢氧化钠溶液可生成Cr（OH）₃沉淀，通过污泥处理过滤除去氢氧化铬，分离后可达到排放的目的，
（1）Cr是24号元素价电子结构为3d⁵4s¹；
（2）含Cr₂O₇^2-废水中加入明矾，铝离子水解生成具有吸附性的氢氧化铝，可除去水的悬浮物杂质；
（3）加入硫酸和亚硫酸钠，在酸性条件下发生氧化还原反应，根据得失电子守恒配平；
（4）加入氢氧化钠溶液可生成Cr（OH）₃沉淀，分离后可达到排放的目的．

解答 解：（1）Cr是24号元素，价电子结构为3d⁵4s¹，元素位于周期表的第四周期第ⅥB族，故答案为：第四周期第ⅥB族
（2）K₂SO₄﹒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+3H⁺；
（3）反应中，Cr₂O₇^2-中铬元素化合价变化为：+6→+3，化合价降低了3价，Cr₂O₇^2-中含有两个铬原子，至少降低6价；
HSO₃^-中硫元素化合价变化为：+4→+6，化合价升高了（6-4）=2价，化合价变化的最小公倍数为6，所以Cr₂O₇^2-的化学计量数为1，亚硫酸氢根离子计量数为3，铬离子计量数为2，硫酸根离子计量数为3，再根据电荷守恒，氢离子计量数为5，最后根据质量守恒判断，未知物为水，计量数为4，配平后的方程式为：Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，
故答案为：1；3；5H⁺；2；3；4；
（4）向转化后的废水中加入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↓，根据表中数据可知，Cr（OH）₃沉淀完全时，溶液的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↓；取沉淀后的上层清液测定其pH，若pH≥8，则沉淀完全．

点评 本题考查了探究物质的组成、电解原理等知识，题目难度中等，试题综合性较强，涉及了电解原理、氧化还原反应配平、化学方程式的计算等问题，培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决问题的能力，有利于提高学生的实验设计能力和应试能力，提升学生的学科素养．