Question

（共11分）工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。

方法l：还原沉淀法

该法的工艺流程为：

其中第①步存在平衡：2CrO₄^2-(黄色)+2H⁺Cr₂O₇^2-(橙色)+H₂O

(1)若平衡体系的pH＝2，则溶液显     色。

(2)能说明第①步反应达平衡状态的是           。

A．Cr₂O2- 7和CrO2- 7的浓度相同      B．2v(Cr₂O2- 7)＝v(CrO2- 4)     C．溶液的颜色不变

(3)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)

常温下，Cr(OH)₃的溶度积Ksp＝c(Cr³⁺)•c³(OH^-)＝10^-32,要使c(Cr³⁺)降至10^-5mol／L，溶液的pH应调至           。

方法2：电解法

该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。

(4)用Fe做电极的原因为                   。

(5)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应式解释)      。溶液中同时生成的沉淀还有       。

Answer

（共11分）（1）橙 （1分）；（2）C（2分）；  （3）5（2分）；

（4）阳极反应为Fe－2e－＝Fe2+（2分）；提供还原剂Fe2+ （1分）

（5）2H+ +2e－＝H2↑(2分)；Fe(OH)3 (1分)

【解析】

试题分析：（1）pH=2说明溶液显酸性，平衡向正反应方向移动，Cr2O72—的浓度会增大，所以溶液显橙色。

（2）在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变时，该可逆反应就到达化学平衡状态。平衡时浓度不再发生变化，但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系，因此选项A不正确；在任何情况下Cr2O72—和CrO42—的反应速率之比总是满足1:2，因此选项B也不正确；颜色的深浅与浓度有关系，溶液颜色不再改变，这说明Cr2O72—和CrO42—的浓度不再发生改变，因此可以说明反应已经达到化学平衡状态，C正确，答案选C。

（3）由溶度积常数的表达式Ksp＝c(Cr3+)·c3(OH—)＝10-32可知，当c(Cr3+)＝10-5mol/L时，c(OH—)＝10-9mol/L，所以pH＝5。

（4）Cr2O72—要生成Cr(OH)3沉淀，必需有还原剂，而铁做电极时，在阳极上可以失去电子产生Fe2+，阳极方程式为Fe－2e－＝Fe2+。

（5）在电解池中阳离子在阴极得到电子，在溶液中由于H+得电子得能力强于Fe2+的，因此阴极是H+放电，方程式为2H++2e－＝H2↑。随着电解的进行，溶液中的H+浓度逐渐降低，水的电离被促进，OH－浓度逐渐升高。由于Fe2+被Cr2O72—氧化生成Fe3+，当溶液碱性达到一定程度时就会产生Fe(OH)3沉淀。

考点：考查外界条件对平衡状态的影响、平衡状态的判断；溶解平衡、电化学原理的应用和计算等