Question

工业含铬(Cr)废水的处理原理是将Cr₂O₇^2－转化为Cr^3＋，再将Cr^3＋转化为沉淀．废水pH与Cr₂O₇^2－转化为Cr^3＋的关系如图1，实验室模拟工业电解法处理含铬废水的装置如图2：

有关数据如下表所示：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cr(OH)3
开始沉淀的pH	1.9	7.5	4.3
完全沉淀的pH	3.4	9.7	7.6

请根据以上知识回答下列问题：

(1)含铬废水预处理的方法是                              。

(2)电解过程中阳极质量减小，阴极有气体产生，写出两极的电极反应式：

阳极                      ，阴极                。

(3)写出Cr₂O₇^2－转化为Cr^3＋的离子方程式：                       。

(4)每处理1molCr₂O₇^2－，外电路中转移          mol电子。

(5)电解过程中解液的pH       (填增大、减小或不变)

(6)处理过程中，当废水颜色不再发生明显变化时，切断电源，取出电极。此时，溶液中的阳离子有Fe^2＋、Fe^3＋、Cr^3＋，若想用调节pH的方法得到纯净的Cr(OH)₃沉淀，应先向溶液中加入适量的             ，再调节pH=         ，过滤后继续调节pH= 8。

Answer

(1)调节pH值至1左右

(2)阳极：Fe-2e－=Fe2＋ 阴极：2H＋+2e－H2↑

(3)Cr2O72－+6Fe2＋+14H＋ 2Cr3＋+6Fe3＋+7H2O

(4)12 (5)增大 (6)H2O2 pH=4(其它合理答案亦可)

【解析】

试题分析：(1)根据废水pH与Cr2O72-转化为Cr3+的关系图1可知：当pH为1时，Cr2O72-转化为Cr3+的转化率接近100%，

(2)阳极材料为Fe发生氧化，电极反应式为Fe-2e－=Fe2＋ ；阴极，根据放电顺序阴极上是电解质中氢离子得电子的反应，即2H++2e=H2↑；

(3)在电解池中，阳极是活泼金属铁电极时，则电极本身失去电子，即Fe-2e-=Fe2+，重铬酸根具有强氧化性，能将生成的亚铁离子氧化为三价，即6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；

(4)由6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O可知，每处理1molCr2O72－，需要6molFe2+，外电路中转移12mol电子。

(5)电解过程中阴极H+放电，发生还原反应，除Cr时也要消耗H+，则电解液的pH增大；

(6)根据Fe2＋、Fe3＋、Cr3＋完全沉淀时的溶液pH可知，在沉淀Cr3＋时需要先将Fe2＋氧化为Fe3＋，为不引入新的杂质，同时考虑环境的污染，可选择使用H2O2氧化Fe2＋，先调节溶液pH=(3.4~4.3)使Fe3+完全沉淀，而Cr3+不沉淀，过滤后继续调节pH= 8，促进Cr3+完全沉淀。

【考点定位】考查氧化还原反应、电解原理及混合物的分离等。

【名师点晴】电解池中阳极电解产物的判断需要注意两点，即首先看“电极材料”：若阳极材料是除金、铂以外的其他金属，则在电解过程中，优先考虑阳极材料本身失去电子被氧化，而不考虑溶液中阴离子放电的难易。其次看“离子放电的难易”：若阳极材料是惰性电极，则在电解过程中首先分析溶液中离子放电的难易。