Question

某廠廢水中含量金屬Cr³⁺（含有少量Fe³⁺、Cu²⁺）。某研究性學習小組為了變廢為寶，將廢水處理得到重鉻酸鉀。某含鉻廢水處理的主要流程如圖所示：

已知：①沉淀完全，而在pH≥3.2時
Fe（OH）₃沉淀完全。
②CrO^2—₄在酸性環境中發生：
回答下列問題：
（1）濾渣的成分是        。（寫化學式）
（2）寫出第③步反應的離子方程式           。
（3）分離出含[Cr（OH）₄]^—的溶液需要的玻璃儀器有             。
（4）目前一種采用以鉻酸鉀為原料，電化學法制備重要鉻酸鉀的實驗裝置示意圖如下：

電解一段時間后，測定陽極液中K元素和Cr元素的含量，若K元素與Cr元素的物質的量之比為d，則此時的鉻酸鉀的轉化率為         。

Answer 1

（1）Cr(OH)₃、Fe(OH)₃、Cu(OH)₂(3分)
（2）2[Cr(OH)₄]^-+3H₂O₂+2OH^-=2CrO₄^2-+8H₂O(2分)
（3）漏斗、燒杯、玻璃棒(3分)
（4）2-d(2分)

試題分析：（1）由題干所給信息可知在pH=8.0～9.5時，Cr³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺均轉化為相應氫氧化物沉淀，因此利用流程可知濾渣的成分為Cr(OH)₃、Fe(OH)₃、Cu(OH)₂。（2）在第③步中+3價Cr被氧化為+6價Cr，因此H₂O₂被還原，結合溶液為堿性和電荷守恒等可寫出反應的離子方程式。（3）調節pH=13時，Cr(OH)₃溶解，而Fe(OH)₃、Cu(OH)₂仍為固體，因此可通過過濾操作分離出[Cr(OH)4]^-，過濾操作所需玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗。（4）由電解圖示知電解時，陽極室發生反應為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，導致溶液中c(H⁺)增大，促使2CrO₄^2- +2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O向右進行，同時K⁺移向陰極，因此可推知陽極室中CrO₄^2-轉化的物質的量等于電路中通過電子的物質的量，等于移向陰極K⁺的物質的量；而由原子守恒知電解前陽極液中n(K)／n(Cr)=2，電解后陽極液中n(K)／n(Cr)=d，故電解后陽極室中減少的n(K⁺)=n(Cr)_轉化=(2-d)×n_Cr，因此鉻酸鉀的轉化率等于(2-d)×n(Cr)÷n(Cr)=2-d。