Question

【題目】查閱資料:元素鉻(Cr)在溶液中主要以Cr3+(藍紫色) 、Cr(OH)4-(綠色) 、Cr2O72（橙紅色）、CrO42（黃色）等形式存在，Cr(OH)3為難溶于水的灰藍色固體，回答下列問題：

（1）CrO42和Cr2O72在溶液中可相互轉化。室溫下，初始濃度為1.0 mol·L1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72)隨c(H+)的變化如右圖所示。

①用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉化反應____________。

②由圖可知，溶液酸性增大，CrO42的平衡轉化率________（填“增大“減小”或“不變”）。

③升高溫度，溶液中CrO42的平衡轉化率減小，則該反應的ΔH____0（填“>”“<”或“=”）。

（2）欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將Cr2O72-轉化為Cr(OH)3沉淀除去．已知：某含鉻廢水處理的主要流程如圖所示：

①初沉池中加入的混凝劑是K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O，其作用為__________（用離子方程式表示）．

②反應池中用NaHSO3將酸性廢液中的Cr2O72-還原成Cr3+，該反應的離子方程式為________．根據“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此過程中發生主要反應的離子的先后順序是____________。

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe2+	7.0	9.0
Fe3+	1.9	3.2
Cr3+	6.0	8.0

（3）工業可用電解法來處理含 Cr2O72-廢水。實驗室利用如圖模擬處理含Cr2O72-的廢水，陽極反應式是Fe-2e-═Fe2+，陰極反應式是2H++2e-═H2↑，Fe2+與酸性溶液中的Cr2O72-反應的離子方程式是__________，得到的金屬陽離子在陰極區可沉淀完全，用電解法處理該溶液中0.01mol Cr2O72-時，至少得到沉淀的質量是__________ g。

Answer 1

【答案】2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O 增大 ＜ Al3+ + 3H2OAl(OH)3(膠體) + 3H+ Cr2O72- +3HSO3- +5H+=2Cr3++3SO42- +4H2O H+、Cr3+ 6Fe2++Cr2O72- +14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O 8.48

【解析】

(1)①圖象分析可知隨氫離子濃度增大，鉻酸根離子轉化為重鉻酸根離子；

②溶液酸性增大，平衡2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O正向進行，CrO42-的平衡轉化率增大；

③升高溫度，溶液中CrO42-的平衡轉化率減小，平衡逆向移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動，據此判斷；

(2)含Cr2O72-廢水中加入明礬，鋁離子水解生成具有吸附性的氫氧化鋁，可除去水的懸浮物雜質，然后加入硫酸和亞硫酸氫鈉，在酸性條件下發生Cr2O72- +3HSO3- +5H+=2Cr3++3SO42- +4H2O，充分反應后，加入氫氧化鈉溶液可生成Cr(OH)3沉淀，通過污泥處理過濾除去氫氧化鉻，分離后可達到排放的目的，
(3)Fe2+離子與Cr2O72-離子發生氧化還原反應生成Fe3+離子和Cr3+離子;根據6Fe2++Cr2O72- +14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O、Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓、Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓進行計算。

(1) ①隨著H+濃度的增大，CrO42-轉化為Cr2O72-的離子反應式為：2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O；

②溶液酸性增大，平衡2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O正向進行，CrO42-的平衡轉化率增大；故答案為：增大；

③升高溫度，溶液中CrO42-的平衡轉化率減小，平衡逆向移動，說明正方向放熱，則該反應的H<0。故答案為：<；

(2)、①K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O為強電解質，在溶液中完全電離，生成Al3+和SO42-、K+，Al3+能水解生成氫氧化鋁膠體可除去水的懸浮物雜質，故答案為：Al3+ + 3H2OAl(OH)3(膠體) + 3H+；

②加入硫酸和亞硫酸氫鈉，在酸性條件下發生Cr2O72- +3HSO3- +5H+=2Cr3++3SO42- +4H2O，充分反應后，溶液中有H+、Cr3+。根據“沉淀法”和“中和法”的原理，加入氫氧化鈉溶液先與溶液中的H+反應，再和Cr3+反應生成Cr(OH)3沉淀，故答案為：Cr2O72- +3HSO3- +5H+=2Cr3++3SO42- +4H2O；H+、Cr3+；

(3) 亞鐵離子與Cr2O72-發生氧化還原反應，被還原為Cr3+然后生成Cr(OH)3沉淀，重鉻酸根具有強氧化性，能將生成的亞鐵離子氧化為三價，即6Fe2++ Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；根據6Fe2++ Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O、Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓、Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓，知0.01mol Cr2O72-可生成0.02molCr(OH)3、 0.06molFe(OH)3，至少得到沉淀的質量是0.02molx103g/mol+0.06molx107g/mol=8.48g

故答案為6Fe2++ Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；8.48g。