Question

18．工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進行處理．
常用的處理方法有兩種．
方法1：還原沉淀法該法的工藝流程為：
CrO${\;}_{4}^{2-}$$→_{①轉(zhuǎn)化}^{H+}$Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$$→_{②}^{Fe_{3}+}$Cr³⁺$→_{③沉淀}^{OH-}$Cr（OH）₃↓
其中第①步存在平衡：2CrO${\;}_{4}^{2-}$（黃色）+2H+?CrO${\;}_{7}^{2-}$（橙色）+H₂O
（1）若平衡體系的pH=2，該溶液顯橙色．
（2）能說明第①步反應達平衡狀態(tài)的是ac（填字母）．
a．2v_正（Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$）═v_逆（CrO${\;}_{4}^{2-}$）
b．Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$和CrO${\;}_{4}^{2-}$的濃度相同
c．溶液的顏色不變
（3）完成第②步中氧化還原反應的離子方程式：（　�。〤r₂O${\;}_{7}^{2-}$+（　�。〧e²⁺+（　　）H⁺═（　�。〤r³⁺+（　　）Fe³⁺+（　�。〩₂O
（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）
常溫下，Cr（OH）₃的溶度積K₃₀=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=1×10 ^-32，要使Cr³⁺沉淀完全（Cr³⁺濃度等于或小于1×10^-5mol．L^-l時，Cr³⁺已沉淀完全），溶液的pH至少應調(diào)至5
方法2：電解法
該法用Fe做電極電解含Cr₂O₇^2-；的酸性廢水，隨著電解進行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr（OH）₃沉淀．
（5）用Fe做電極的原因為陽極反應為Fe-2e^-=Fe²⁺，提供還原劑Fe²⁺．
（6）在陰極附近溶液pH升高的原因是（用電極反應解釋）2H⁺+2e^-=H₂↑．溶液中同時生成的沉淀還有Fe（OH）₃（填化學式）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)外界條件對平衡的影響來確定平衡移動方向，從而確定溶液顏色變化；
（2）根據(jù)判斷平衡狀態(tài)的方法：V_正=V_逆，或各組分的濃度保持不變則說明已達平衡，也可根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動、變、等來回答判斷；
（3）第②步中的氧化還原反應為亞鐵離子被重鉻酸鉀氧化生成鉻離子和亞鐵離子，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式；
（4）根據(jù)Ksp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）來計算氫氧根離子離子的濃度，并計算氫離子濃度和pH的大�。�
（5）陽極是活性電極時，陽極本身失電子，生成陽離子；
（6）溶液PH升高的原因是溶液中氫離子濃度減少，即氫離子在陰極得電子，PH升高，氫氧根離子濃度增大，離子濃度冪的乘積大于溶度積，所以金屬陽離子會生成氫氧化物沉淀．

解答 解：（1）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，故答案為：橙；
（2）對于平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，
a．當2v_正（Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$）═v_逆（CrO${\;}_{4}^{2-}$）時，說明正逆反應速率相等，故反應處于平衡狀態(tài)，故a正確；
b．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同，不一定平衡，故b錯誤；
c．溶液的顏色不變，即有色離子濃度不會再不變，達到了化學平衡狀態(tài)，故c正確；
故答案為：ac；
（3）第②步中的氧化還原反應為亞鐵離子被重鉻酸鉀氧化生成鉻離子和亞鐵離子，反應的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：1、6、14H⁺、6、2、7H₂O；
（4）Cr（OH）₃的溶度積Ksp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，則需c（OH^-）=$\root{3}{\frac{Ksp}{c（Cr{\;}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{10{\;}^{-32}}{10{\;}^{-5}}}$=10^-9mol/L，所以c（H⁺）=10^-5mol/L，即pH=5，
故答案為：5；
（5）在電解法除鉻中，鐵作陽極，陽極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供還原劑Fe²⁺，故答案為：陽極反應為Fe-2e^-=Fe²⁺，提供還原劑Fe²⁺；
（6）在陰極附近溶液pH升高的原因是水電離產(chǎn)生的H⁺放電生成H₂：2H⁺+2e^-═H₂↑；同時大量產(chǎn)生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也將轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀；
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；Fe（OH）₃．

點評 本題主要考查了鉻及其化合物的性質(zhì)、氧化還原反應、沉淀溶解平衡和電化學知識等內(nèi)容，難度中等，抓住題目信息是解題的關鍵，注意把握氧化還原反應原理以及溶度積在計算中的應用．