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．2v_正(Cr₂O₇^2-)=v_逆(CrO₄^2-)

b．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同

c．溶液的颜色不变

（3）第②步中，还原1mol Cr₂O₇^2-离子，需要_________mol的FeSO₄•7H₂O，

（4）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K_sp=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．

（5）用Fe做电极的原因为__________

（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)____________，溶液中同时生成的沉淀还有_________。

Answer

（1）橙；（2）ac；（3）6；（4）5；（5）阳极反应为Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+；

（6）2H++2e-=H2↑；Fe(OH)3

【解析】

试题分析：（1）c(H+)增大，平衡2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O右移，溶液呈橙色，故答案为：橙；

（2）对于平衡：2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O，

a．2v正(Cr2O72-)=v逆(CrO42-)，能证明正逆速率相等，所以是平衡状态，故a正确；

b．Cr2O72-和CrO42-的浓度相同，不一定平衡，故b错误；

c．溶液的颜色不变，即有色离子浓度不会再不变，达到了化学平衡状态，故c正确；

故选ac；

（3）还原1mol Cr2O72-离子，铬元素化合价从+6价降低到+3价，一共得到电子6mol，亚铁离子被氧化为+3价，应该得到6mol电子，所以还原1mol Cr2O72-离子，需要6mol的FeSO4•7H2O，故答案为：6；

（4）Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)•c3(OH-)=10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，则需c(OH-)===10-9mol/L，所以c(H+)=10-5mol/L，即pH=5，故答案为：5；

（5）在电解法除铬中，铁作阳极，阳极反应为Fe-2e-═Fe2+，以提供还原剂Fe2+，故答案为：阳极反应为Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+；

（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H+放电生成H2：2H++2e-═H2↑；同时大量产生了OH-，所以溶液中的Fe3+也将转化为Fe(OH)3沉淀；故答案为：2H++2e-=H2↑；Fe(OH)3。

考点：考查了铬及其化合物的性质、氧化还原反应、沉淀溶解平衡和电化学知识等的相关知识。