Question

（12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损害，必须进行处理，常用的处理方法有两种。

方法1：还原沉淀法

该法的工艺流程为

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

（1）若平衡体系的pH=2，该溶液显         色。

（2）能说明第①步反应达平衡状态的是              。

A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同  

B.2V(Cr₂O₇^2-)=V(CrO₄^2-)   

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)      Ksp Cr(OH)₃=c (Cr³⁺)∙c³(OH^-)=10^-32

常温下，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，随着电解的进行，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（用电极反应式解释）        ，溶液中同时生成的沉淀还有         。

Answer

（1）橙色；（2） C；（3） 5；（4） 提供Fe2+作还原剂；（5） 2H++2e-=H2↑；Fe(OH)3

【解析】

试题分析：（1）根据平衡移动原理：若平衡体系的pH=2，该溶液显强酸性，在酸性环境，平衡正向移动，因此溶液呈橙色；（2）A．Cr2O72-和CrO42-的浓度相同，溶液可能处于平衡状态，也可能处于非平衡状态，错误；B.在任何状态，都存在：V(Cr2O72-)：V(CrO42-)=1:2；即V(CrO42-)=2V(Cr2O72-)，因此不能说明该反应处于平衡状态，错误；C．若反应未达到平衡状态，则溶液的颜色会发生改变，因此溶液的颜色不变能说明第①步反应达平衡状态，正确；（3）Ksp Cr(OH)3=c (Cr3+)∙c3(OH-)=10-32，由于c(Cr3+)= 10-5mol/L，所以c3(OH-)=10-32÷10-5=10-27。c (OH-)=10-9；由于在溶液中存在水的电离平衡，c(H+)=10-5 mol/L。所以溶液的pH=5；该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解的进行，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Fe作阳极发生氧化反应：Fe-2e-=Fe2+；Cr2O72-与Fe2+会发生氧化还原反应产生Cr3+；（5）溶液中的阳离子的放电能力：H+>Fe3+；在阴极上H+得到电子发生反应：2H++2e-=H2↑；使溶液中c(OH-)增大，所以阴极附近溶液pH升高；Fe3++3OH-= Fe(OH)3↓,所以溶液中同时生成的沉淀还有Fe(OH)3。

考点：考查化学平衡移动、反应平衡状态的判断、沉淀溶解平衡的应用、电解原理在污水处理的应用。