Question

（10分）含铬污水处理是污染治理的重要课题。

污水中铬元素以Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-形式存在，常见除铬基本步骤是：

（1）加酸可以使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-： 2CrO₄^2- + 2H⁺ Cr₂O₇^2-+ H₂O，若常温下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-浓度为0.1 mol•L^-1，Cr₂O₇^2-浓度是CrO₄^2-浓度的10倍，该化学平衡常数K=       。

（2）六价铬的毒性大约是三价铬的100倍，二氧化硫还原法是在酸性溶液中通SO₂将Cr₂O₇^2-还原，反应的离子方程式为                                  。而后再加碱将Cr³⁺沉淀，已知常温下K_sp［Cr(OH)₃］=10^-32,要使c(Cr³⁺)降低到10^-5mol•L^-1，溶液的pH应升高到         。

（3）电解还原法是利用电解产生的Fe²⁺将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺.电解装置所用的电极材料是碳棒和铁片，其中铁片连接直流电源的       极。

（4）Cr(OH)₃为绿色粘性沉淀，类似于Al(OH)₃既溶于酸又能溶于强碱溶液。Cr(OH)₃溶于稀硫酸的化学方程式为                      。

Answer

（1）1.0×105 （2）3SO2 + Cr2O72- + 2H+ = 2Cr3+ + 3SO42- + H2O 5

（3）正 （4）2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 + 6H2O

【解析】

试题分析：（1）根据化学反应2CrO42- + 2H+ Cr2O72-+ H2O，常温下pH=1溶液中Cr2O72-浓度为0.1 mol•L-1，Cr2O72-浓度是CrO42-浓度的10倍，则c(CrO42-)=0.01mol/L,c(H＋)=0.1mol/L,该反应的化学平衡常数为0.1÷（0.01×0.01×0.1×0.1）=1.0×105。

（2）在酸性溶液中通SO2将Cr2O72-还原为Cr3+，根据电子守恒及电荷守恒、原子守恒可得反应的离子方程式为3SO2 + Cr2O72- + 2H+ = 2Cr3+ + 3SO42- + H2O；常温下Ksp［Cr(OH)3］ =10-32, c(Cr3+)=10-5mol/L,c3(OH-)=10-32÷10-5=10-27．所以c(OH-)=10-9mol/L．则c(H+)=Kw÷c(OH-)=10-5mol/L,因此pH=5。

（3）电解还原法是利用电解产生的Fe2+将Cr2O72-还原为Cr3+，电解装置所用的电极材料是碳棒和铁片，其中铁片若要失去电子变为Fe2+，则铁片要与电源的正极连接。

（4）Cr(OH)3与稀硫酸反应化学方程式为2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 + 6H2O。

考点：考查化学沉淀溶解平衡、平衡常数的计算，电解的应用。