Question

【題目】利用化學原理對工廠排放的廢水等進行有效檢測與合理處理。某工廠處理含+6價鉻的污 水工藝的流程如下：

（1）請寫出N2H4的電子式____________________。

（2）下列溶液中，可以代替上述流程中N2H4的是______________（填選項序號）。

A. FeSO4溶液 B.濃硝酸 C.酸性KMnO4溶液 D. Na2SO3溶液

（3）已知加入N2H4的流程中，N2H4轉化為無污染的物質，則該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為________________。

（4）Cr(OH)3的化學性質與A1(OH)3相似。在上述生產過程中加入NaOH溶液時要控制溶液的pH不能過高，原因可用離子方程式表示為_______________________________。

（5）實際工業生產中，有時還可采用陽離子交換樹脂法來測定沉淀后溶液中Cr3+的含量，其原理是Mn++nNaR=nNa++MRn，其中NaR為陽離子交換樹脂，Mn+為要測定的離子（此時氫離子不參與交換)。常溫下，將pH=5的廢水經過陽離子交換樹脂后，測得溶液中Na+比交換前增加了0.046 g·L-1，則該條件下Cr(OH)3的Ksp的值為___________________________。

（6）在實際的含鉻廢水處理中，還可采用直接沉淀的方法，處理成本較低。

①己知含鉻廢水中存在著平衡，Cr2O72-和CrO42-在溶液中可相互轉化，請用離子方程式表示它們之間的轉化反應____________________________。

②在實際工業生產中，加入沉淀劑BaCl2溶液之前還要加入一定量的NaOH，這樣有利于沉淀的生成，則生成沉淀的化學式為__________________________________。

Answer 1

【答案】 AD 2:3 Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]- 或Cr(OH)3+OH-=Cr- +2H2O 6.7×10-31 Cr2O72-+OH-=2CrO42-+2H+ BaCrO4

【解析】含Cr2O72-離子的廢水加入N2H4溶液調節溶液pH=2-3，重鉻酸根離子被還原為Cr3+離子，再加入氫氧化鈉溶液控制溶液pH生成Cr(OH)3。

(1)N2H4的電子式為，故答案為：；

(2)可以代替上述流程中N2H4溶液，需要具有還原性，能還原重鉻酸根離子。A．FeSO4溶液中亞鐵離子具有還原性，可以還原Cr2O72-離子，故A符合； B．濃HNO3溶液具有強氧化性，不能表現還原性，不能還原Cr2O72-，故B不符合；C．酸性KMnO4 是強氧化劑不能還原Cr2O72-，故C不符合；D．Na2SO3溶液中亞硫酸根離子具有還原性，可以還原Cr2O72-，故D符合；故答案為：AD；

(3)加入N2H4的流程中，N2H4轉化為無污染的物質，即生成氮氣和水，反應中N元素由-2價變成0價，化合價升高4，Cr元素化合價由+6價變成+3價，降低6，則該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為4:6=2:3，故答案為：2:3；

(4)Cr(OH)3的化學性質與Al(OH)3相似。如果加入NaOH溶液時溶液的pH過高，Cr(OH)3將被氫氧化鈉溶解，離子方程式為Cr(OH)3+OH-=CrO2- +2H2O，故答案為：Cr(OH)3+OH-=CrO2- +2H2O；

(5)陽離子交換樹脂法來測定沉淀后溶液中Cr3+的含量，其原理是Cr3++3NaR═3Na++CrR3，其中NaR為陽離子交換樹脂，Mn+為要測定的離子Cr3+，Na+比交換前增加了4.6×10-2gL-1，物質的量濃度=×102mol/L=2×10-3mol/L，計算被交換的離子Cr3+濃度=×2×10-3mol/L，Cr(OH)3(s)3c(OH-)+c(Cr3+)，將pH=5的廢水經過陽離子交換樹脂后，溶液中c(OH-)=10-9mol/L，Ksp=c3(OH-)c(Cr3+)=[10-9]3××2×10-3mol/L=6.7×10-31，故答案為：6.7×10-31；

(6)①Cr2O72-和CrO42-在溶液中相互轉化，離子方程式為Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+，故答案為：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+；

②含鉻廢水中存在著平衡：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+．在實際工業生產中，加入沉淀劑BaCl2溶液之前還要加入一定量的NaOH，這樣有利于沉淀的生成，氫氧根離子和氫離子反應生成水，促使平衡正向進行，有利于鉻元素轉化為鉻酸鋇沉淀，則生成沉淀的化學式為：BaCrO4；故答案為：BaCrO4。