Question

(15分)含鉻污水處理是污染治理的重要課題。污水中鉻元素以Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-形式存在，常見除鉻基本步驟是：

（1）加酸可以使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-： 2CrO₄^2- + 2H⁺ Cr₂O₇^2- + H₂O
若常溫下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-濃度為0．1 mol?L^-1，Cr₂O₇^2-濃度是CrO₄^2-濃度的10倍，該化學平衡常數K=      。
（2）六價鉻的毒性大約是三價鉻的100倍，二氧化硫還原法是在酸性溶液中通SO₂將Cr₂O₇^2-還原，反應的離子方程式為                                 。而后再加堿將Cr³⁺沉淀，已知常溫下K_sp［Cr(OH)₃］ =10^-32,要使c(Cr³⁺)降低到10^-5mol?L^-1，溶液的pH應升高到    。
（3）電解還原法是利用電解產生的Fe²⁺將Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺．電解裝置所用的電極材料是碳棒和鐵片，其中鐵片連接直流電源的      極。
（4）Cr(OH)₃為綠色粘性沉淀，類似于Al(OH)₃既溶于酸又能溶于強堿溶液。Cr(OH)₃溶于稀硫酸的化學方程式為                                                    。往100．00mL 0．1000 mol?L^-1CrCl₃溶液滴加1．000mol?L^-1NaOH溶液, 請畫出生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積的關系圖:

Answer 1

（1）．1．0×10⁵（2）3SO₂ + Cr₂O₇^2- + 2H⁺ = 2Cr³⁺ + 3SO₄^2- + H₂O   5
（3） 正；4） 2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄ = 2Cr₂(SO₄)₃ + 3H₂O。
。

試題分析：（1）化學平衡常數。（2）在酸性溶液中通SO₂將Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺，根據電子守恒及電荷守恒、原子守恒可得反應的離子方程式為3SO₂ + Cr₂O₇^2- + 2H⁺ = 2Cr³⁺ + 3SO₄^2- + H₂O；常溫下K_sp［Cr(OH)₃］ =10^-32, c(Cr³⁺)=10^-5mol/L^,c³(OH^-)=10^-32÷10^-5=10^-27．所以c(OH^-)=10^-9mol/L．則c(H⁺)=Kw÷c(OH^-)=10^-5mol/L,因此pH=5。（3）電解還原法是利用電解產生的Fe²⁺將Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺．電解裝置所用的電極材料是碳棒和鐵片，其中鐵片若要失去電子變為Fe²⁺，則鐵片要與電源的正極連接。Cr(OH)₃與稀硫酸反應化學方程式為2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄ = 2Cr₂(SO₄)₃ + 3H₂O。n(Cr³⁺)=0．1L×0．100mol/L=0．01mol．向該溶液中加入NaOH首先發生反應：Cr^3＋＋3OH^-＝Cr(OH)₃↓當n(NaOH)= 0．03mol，即NaOH的體積為30ml時沉淀達到最大值，再加入NaOH溶液，發生反應：Cr(OH)₃+ OH^-= CrO₂^-+ 2H₂O，此時又消耗NaOH的物質的量為0．01mol,即再消耗10ml．，達到40ml時，沉淀完全溶解。之后再滴加NaOH溶液，也不會發生反應。生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積的關系圖為。