Question

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。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      。（选填编号）

A．Cr₂O₇^2—和CrO₄^2—的浓度相同      B．v_正 (Cr₂O₇^2—) =2v _逆(CrO₄^2—)

C．溶液的颜色不变                 D．溶液的pH值不变

（3）写出第②步中Cr₂O₇^2－转变为Cr^3＋的离子方程式：                            。

（4）向Cr₂(SO₄)₃溶液中，滴加NaOH，当pH＝4.6时，开始出现Cr(OH)₃沉淀，随着pH的升高，沉淀增多，但当pH≥13时，沉淀消失，出现亮绿色的[Cr(OH)₄]^－离子。其平衡关系如下：

现向0.05mol·L^－1的Cr₂(SO₄)₃溶液50mL中，加入等体积0.6 mol·L^－1的NaOH溶液，充分反应后，溶液中可观察到的现象为       ，溶液中离子浓度由大到小的顺序为        。

（5）在Na[Cr(OH)₄]和Na₂Cr₂O₇混合后的溶液中加入H₂SO₄酸化，铬元素以              形式存在（填写离子符号）。

Answer

（1）橙

（2）C D

（3）Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋→2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

（4）溶液由紫色变为亮绿色； c(Na+)＞c(OH--)＞c(SO42--)＞c([Cr(OH)4]－)＞c(H+) 。

（5）Cr3+、Cr2O72—  。

【解析】

试题分析：

（1）第①步存在平衡：2CrO42—（黄色）+2H+Cr2O72—（橙色）+H2O，当平衡体系的pH=2，溶液显酸性，平衡正向移动，所以c(Cr2O72—)较大，则溶液显橙色。

（2）当反应达到平衡状态时，任何微粒的浓度都保持不变。对每种微粒来说消耗的浓度与产生的浓度相等，即V（正）=V（逆）。溶液的颜色不变，溶液的pH不变，v正 (Cr2O72—) =1/2v 逆(CrO42—).但不同的微粒的浓度可能相等，也可能不等。因此能说明第①步反应达平衡状态的是C、D。

（3）根据电荷守恒、原子守恒及电子守恒定律可知：第②步中Cr2O72－转变为Cr3＋的离子方程式为Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋→2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

（4）现向0.05mol·L－1的Cr2(SO4)3溶液50mL中，加入等体积0.6 mol·L－1的NaOH溶液时，c(Cr3+)=0. 1mol/L,n(Cr3+)=0.005mol ,c(OH-)=0.3mol/L,溶液的pH>4.6所以会发生反应Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓, 反应消耗OH-的物质的量为0.015mol，剩余OH-的物质的量为0.3mol/L×0.1L- 0.015mol=0.015mol，c(OH-)=0.015mol ÷0.1L=0.15mol/L.大于pH=13时的c(OH-)。所以会再发生 Cr(OH)3+ H2O=H++ [Cr(OH)4]2-。因此溶液呈亮绿色。即溶液的颜色由紫色变为亮绿色。c(SO42-)=0.075mol/L,n(Na+)=0.3mol/L, c(OH--)=(0.03mol－4×0.005mol)÷0.1L=0.1mol/L , c(H+)=Kw÷c(OH--)=10-14÷0.1=10-13mol/L,   c([Cr(OH)4]－)= 0.05mol/L 。所以溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)＞c(OH--)＞c(SO42--)＞c([Cr(OH)4]－)＞c(H+)。

（5）在Na[Cr(OH)4] 溶液中加入H2SO4酸化由关系式 可知铬元素以Cr3+形式存在；在Na2Cr2O7的溶液中加入H2SO4酸化，由：2CrO42—（黄色）+2H+Cr2O72—（橙色）+H2O知铬元素以Cr2O72—存在。所以在Na[Cr(OH)4]和Na2Cr2O7混合后的溶液中加入H2SO4酸化，铬元素以Cr3+、Cr2O72—  形式存在。

考点：考查化学平衡状态的判断、平衡移动、离子浓度的大小比较、离子方程式的书写的知识。