Question

（2011?天津）工業廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它們會對人類及生態系統產生很大損害，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：CrO₄^2-

H+

①轉化

Cr₂O₇^2-

Fe2+

②還原

Cr³⁺

OH-

③沉淀

Cr（OH）₃↓其中第①步存在平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）若平衡體系的pH=2，該溶液顯

橙

色．
（2）能說明第①步反應達平衡狀態的是

c

．
a．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同   b.2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）  c．溶液的顏色不變
（3）第②步中，還原1molCr₂O₇^2-離子，需要

6

mol的FeSO₄?7H₂O．
（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K_sp=c（Cr³⁺）?c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應調至

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

．

Answer 1

分析：（1）根據外界條件對平衡的影響來考慮平衡移動方向，從而確定離子濃度大小，進而確定顏色變化；
（2）判斷平衡狀態的方法：V_正=V_逆，或各組分的濃度保持不變，即能變的量保持不變則說明已達平衡；
（3）根據得失電子守恒來計算；
（4）根據溶度積常數進行計算；
（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；
（2）平衡時各物質的濃度不再改變，即溶液的顏色不再改變；
（3）根據電子得失守恒可知，還原1molCr₂O₇^2-離子得到Cr³⁺，得電子：2×（6-3）=6mol，需要FeSO₄?7H₂O的物質的量為：6÷（3-2）=6；
（4）當c（Cr³⁺）=10^-5mol/L時，溶液的c（OH^-）=

3	10-32 10-5

=10-9mol/L，c（H⁺）═

10-14

10-9

，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應調至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⁺；
（6）在陰極附近溶液pH升高的原因是水電離產生的H⁺放電生成H₂的同時，大量產生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也將轉化為Fe（OH）₃沉淀．
故答案為：（1）橙；（2）c；（3）6；（4）5；（5）陽極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺，提供還原劑Fe²⁺；（6）2H⁺+2e^-═H₂↑；Fe（OH）₃．

點評：本題綜合考查了化學平衡原理、氧化還原反應、沉淀溶解平衡和電化學知識等內容．分析時要根據題給信息，結合相關原理進行解答．