Question

重金属元素铬的毒性较大，含铬废水需经处理达标后才能排放。

I．某工业废水中主要含有Cr^3＋，同时还含有少量的Fe^3＋、Al^3＋、Ca^2＋和Mg^2＋等，且酸性较强。为回收利用，通常采用如下流程处理：

注：部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表。

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2	Al(OH)3	Cr(OH)3
pH	3.7	9.6	11.1	8	9(>9溶解)[

（1）氧化过程中可代替H₂O₂的最佳试剂是             (填序号)。

A．Na₂O₂     B．FeCl₃     C．KMnO₄

（2）加入NaOH溶液调整溶液pH＝8时，除去的离子是            (填序号)；已知钠离子交换树脂的原理：M^n＋＋nNaR―→MR_n＋nNa^＋，此步操作被交换除去的杂质离子是           (填序号)。

A．Fe^3＋       B．Al^3＋       C．Ca^2＋       D．Mg^2＋

II．酸性条件下，六价铬主要以Cr₂O₇^2-形式存在，工业上常用电解法处理含Cr₂O₇^2-的废水：该法用Fe作电极电解含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。

（3）电解时能否用Cu电极来代替Fe电极？          (填“能”或“不能”)，理由是：                  。

（4）电解时阳极附近溶液中Cr₂O₇^2-转化为Cr^3＋的离子方程式为：                    。

（5）常温下，Cr(OH)₃的溶度积K_sp＝1×10^－32，当溶液中的c(Cr^3＋)=10^－5 mol·L^－1时，pH=             。

Answer

（1）A

（2）AB；CD

（3）不能；阳极产生的Cu2＋不能使Cr2O72-还原到低价态

（4）Cr2 O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

（5）5

【解析】

试题分析：I．某工业废水中主要含有Cr3+，同时还含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子，同时Cr3+被氧化为Cr2O72-，加氢氧化钠调节pH=8，则Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，过滤，滤液中主要含有Cr2O72-、Ca2+和Mg2+等，通过钠离子交换树脂，除去Ca2+和Mg2+，然后加Na2S2O3把Cr2O72-还原为8Cr3+，再调节pH得到Cr(OH)(H2O)5SO4。

（1）加氧化剂主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子，同时不能引入新的杂质，所以可以用Na2O2代替H2O2，故答案为：A；

（2）根据表中数据可知，pH=8时，Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，则Fe3+、Al3+被除去；通过钠离子交换树脂，除去Ca2+和Mg2+；故答案为：AB；CD；

II．（1）若用Cu电极来代替Fe电极，在阳极上铜失去电子得到的阳离子是铜离子，该离子不具有还原性，不能和重铬酸根之间发生反应，故答案为：不能；因阳极产生的Cu2+不能使Cr2O72-还原到低价态；

（2）Cr2O72-具有强氧化性，可以将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为2Cr3+，反应的实质是：6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O，故答案为：6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O；

（3）当c(Cr3+)=10-5mol/L时，溶液的c(OH-)==10-9 mol/L，c(H+)═=10-5mol/L，pH=5，即要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH应调至5，故答案为：5。

【考点定位】考查物质分离和提纯；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

【名师点晴】本题考查了物质分离提纯的操作及方法应用、电解原理、难溶物溶度积的计算等，题目难度较大，涉及的知识点较多，注意掌握电解原理、难溶物溶度积的概念及计算方法，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力。对于AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)，平衡状态：溶度积Ksp=[An+]m•[Bm-]n，任意时刻：离子积Qc=[An+]m•[Bm-]n，Qc＞Ksp，有沉淀析出；Qc=Ksp，沉淀溶解平衡；Qc＜Ksp，无沉淀析出。