Question

工业废水中含有流失的生产用料、中间产物和产品，以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的排放量迅速增加，严重威胁人类的健康和安全，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。下图是含铬工业废水和含氰废水的处理流程：

请回答下列问题：

（1）电镀废水中的铬主要以CrO₄^2—形式存在，其中Cr元素的化合价为               。

（2）酸性条件下，CrO₄^2—极易被还原剂还原为毒性较小的Cr³⁺。图中“反应Ⅰ”的离子方程式为                   。

（3）pH>10时，“反应Ⅱ”中的NaClO可快速地将氰离子（CN^—）氧化为无毒的两种物质，这两种物质是            、            （写化学式）；若pH<8.5，则生成剧毒的CNCl气体（沸点13.1℃）,写出该反应的离子方程式                         。

（4）经过“反应Ⅰ”和“反应Ⅱ”将两种废水混合的目的是                     。

（5）含氰废水及含铬废水可以通过电化学的方法进行无害化处理。

①可采用惰性电极对含氰废水进行电解，氰离子在碱性条件下被氧化为无毒的物质，该电解工艺中，阳极电极反应是                     。

②电解法处理酸性含铬废水(若铬元素以Cr₂O₇^2—形式存在)时，以铁板和石墨作电极，处理过程中存在反应Cr₂O₇^2—＋6Fe²⁺＋14H⁺＝2Cr³⁺＋6Fe³⁺＋7H2O。则阳极的电极反应式为             ，当有1 mol  Cr₂O₇^2—被还原时，电路中转移的电子为           mol。

Answer

(1)+6（2）2CrO42—+3SO32—+10H+＝2Cr3++3SO42—+5H2O

（3）N2、CO32—(或答N2、Na2CO3)；CN—+ClO—+H2O＝CNCl+2OH—

（4）使两个反应中过量的氧化剂和还原剂反应，以及发生中和反应。

（5）①2CN—+12OH－－10e—=2CO32—+N2↑+6H2O ②Fe－2e—= Fe2+ 12

【解析】

试题分析：（1）CrO42—中氧元素是－2价，则Cr元素的化合价为＋6价。

（2）酸性条件下，CrO42—极易被还原剂还原为毒性较小的Cr3+。图中“反应Ⅰ”的还原剂是亚硫酸钠，反应的离子方程式为2CrO42—+3SO32—+10H+＝2Cr3++3SO42—+5H2O。

（3）pH＞10时溶液显碱性，“反应Ⅱ”中的NaClO可快速地将氰离子（CN—）氧化为无毒的两种物质，根据原子守恒可知这两种物质是氮气和碳酸钠；若pH＜8.5，则生成剧毒的CNCl气体（沸点13.1℃）,由于溶液显碱性，则该反应的离子方程式为CN—+ClO—+H2O＝CNCl+2OH—。

（4）由于反应中物质过量，则经过“反应Ⅰ”和“反应Ⅱ”将两种废水混合的目的是使两个反应中过量的氧化剂和还原剂反应，以及发生中和反应。

（5）①氰离子在碱性条件下被氧化为无毒的物质，该物质应该是氮气和碳酸盐。电解池中阳极失去电子，则该电解工艺中阳极是氰离子失去递增，电极反应是2CN—+12OH－－10e—=2CO32—+N2↑+6H2O。

②电解法处理酸性含铬废水(若铬元素以Cr2O72—形式存在)时，以铁板和石墨作电极，处理过程中存在反应Cr2O72—＋6Fe2+＋14H+＝2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O。则阳极应该是铁失去电子转化为亚铁离子，所以阳极的电极反应式为Fe－2e—= Fe2+。根据方程式可知反应中Cr元素的化合价从＋6价转化为＋3价，得到3个电子，当有1mol Cr2O72—被还原时，必然消耗6mol亚铁离子，所以电路中转移的电子为6mol＋6mol＝12mol。

【考点定位】本题主要是考查工业废水处理的有关分析、判断与计算

【名师点晴】本题从知识上考查了重要物质的化学性质、化学实验基本操作、实验现象的判断与分析、化学探究实验方案的设计与评价、化学方程式的书写、氧化还原反应原理、电化学知识应用等知识。考查了学生对基础知识的记忆、理解和运用，运用所学知识分析具体问题的能力。也涉及到运用所学知识分析问题、解决问题的能力，同时把元素化合物、基本化学原理和化学实验联系在一起，充分体现了学生对基础知识的掌握和分析问题、解决问题的思维能力。本题的易错点是最后一步的计算，学生答题时往往忽略了铁失去电子这一关键一步。出错的原因主要是由于没有从整体上理解，而是只考虑了反应Cr2O72—＋6Fe2+＋14H+＝2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O。