Question

．（16分）欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3沉淀除去。三種金屬離子生成沉淀的pH如表。

	開(kāi)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

 

 

 

 

 

 

（1）某含鉻廢水處理的主要流程如下圖所示：

 

①初沉池中加入明礬作沉降劑，其作用的原理是（用離子方程式表示） 。

②請(qǐng)補(bǔ)充并配平以下反應(yīng)池中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式：

Cr2O72-+ HSO3-+ == Cr3++ SO42-+ H2O。

③根據(jù)“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此過(guò)程中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式是：H++OH-=H2O和 。證明Cr3+沉淀完全的方法是 。

（2）工業(yè)可用電解法來(lái)處理含Cr2O72-廢水。實(shí)驗(yàn)室利用如圖模擬處理含Cr2O72-的廢水，陽(yáng)極反應(yīng)是Fe-2e-=Fe2+，陰極反應(yīng)式是2H++2e-=H2↑。

①Fe2+與酸性溶液中的Cr2O72-反應(yīng)的離子方程式是 ，

②上述反應(yīng)得到的金屬陽(yáng)離子在陰極區(qū)可沉淀完全，從其對(duì)水的電離平衡角度解釋其原因

。

③若溶液中含有0.01mol Cr2O72-，則陽(yáng)離子全部生成沉淀的物質(zhì)的量是_______mol。

 

Answer 1

32．（16分）

（1）（8分）①Al3++3H2OAl(OH)3+3H+（2分，化學(xué)式、系數(shù)各1分）

② 1 Cr2O72-+ 3 HSO3-+ 5H+ = 2 Cr3++ 3 SO42-+ 4 H2O（2分。寫(xiě)出H+1分，系數(shù)全部正確1分）

③Cr3++ 3OH-=Cr(OH)3↓（2分，化學(xué)式、系數(shù)各1分） 取沉淀后的上層清液測(cè)定其pH（1分），若pH≥8，則沉淀完全（1分）

（2）（8分）①Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O（3分，化學(xué)式2分，系數(shù)1分） ②水中的H+在陰極區(qū)放電（1分），H+濃度減小促使水的電離平衡向右移動(dòng)（1分），OH-濃度增大與金屬陽(yáng)離子在陰極區(qū)結(jié)合而沉淀完全（1分） ③0.08（2分。說(shuō)明：含鉻和鐵兩種氫氧化物沉淀）

【解析】

試題分析： （1）①明礬是含有12個(gè)結(jié)晶水的KAl(SO4)2,該物質(zhì)可做凈水劑，此處加入該物質(zhì)主要是利用其中的鋁離子水解使溶液呈酸性，同時(shí)生成的氫氧化鋁吸附雜質(zhì)沉淀起到沉降雜質(zhì)凈化溶液的目的，所以此處考查的是鋁離子的水解反應(yīng)方程式，Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ 。

②此氧化還原反應(yīng)中Cr2O72- 中鉻的化合價(jià)+6→+3，HSO3- 中的S的化合價(jià)+4→+6，所以根據(jù)電子守恒配平發(fā)生化合價(jià)變化的的物質(zhì)的，然后根據(jù)方程式前面少O的原則，前面所缺項(xiàng)應(yīng)為H+，所以再根據(jù)電荷守恒配平方程式得1 Cr2O72-+ 3 HSO3-+ 5H+ = 2 Cr3++ 3 SO42-+ 4 H2O。

③題中流程可以看出，向沉淀池中加入氫氧化鈉是為了沉淀得到Cr(OH)3 ，因此題干中所謂的沉淀法和中和法，主要是加入氫氧化鈉能夠首先中和溶液中的H+，其次能與溶液中的Cr3+結(jié)合生成Cr(OH)3 沉淀，因此此處發(fā)生的反應(yīng)離子方程式除了H++OH-=H2O外，還有Cr3++ 3OH-=Cr(OH)3↓。若要證明Cr3+沉淀完全，則可以根據(jù)表中給的數(shù)據(jù)，Cr3+沉淀完全時(shí)的pH值等于8.0，若Cr3+沉淀完全，則用pH計(jì)可以測(cè)得溶液的pH值為8.0。

（2）①Fe2+ 具有還原性，酸性溶液中的Cr2O72- 強(qiáng)氧化性，二者容易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因?yàn)榇颂幨窃谔幚硭嵝匀芤褐械腃r2O72- ，因此此出也是利用上題的沉淀法把Cr2O72-還原+3,價(jià)，然后沉淀除去，所以此反應(yīng)的方程式為Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。

②該電解反應(yīng)的陽(yáng)極鐵電極主要發(fā)生氧化反應(yīng)溶解產(chǎn)生亞鐵離子還原Cr2O72- ，而陰極則主要是溶液中水電離的H+得到電子被還原，所以由于溶液中水電離的H+反應(yīng)了，H+濃度減小水的電離平衡右移，OH-濃度增大，與金屬陽(yáng)離子Cr3+、Fe3+結(jié)合生成沉淀。

③根據(jù)①中反應(yīng)的離子方程式可知，生成的金屬陽(yáng)離子比例關(guān)系是2Cr3+~6Fe3+ ，因此若含有0.01mol Cr2O72-，則會(huì)生成Cr3+ 0.02mol，F(xiàn)e3+ 有0.06mol，因此總共會(huì)生成0.08mol的沉淀。

考點(diǎn)：本題考查的是簡(jiǎn)單的化學(xué)工藝流程。