Question

元素铬及其化合物工业用途广泛，但含+ 6价铬的污水会损害环境，必须进行处理某工厂的处理工艺流程如下：

(1)请写出N₂H₄的电子式________。

(2)下列溶液中可以代替上述流程中N₂H₄的是 ________ （填选项序号）。4

A.FeSO₄溶液  B.浓HNO₃溶液  C.酸性KMnO₄溶液  D.Na₂SO₃溶液

(3)已知加入N₂H₄的流程中，N₂H₄转化为无污染的物质，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

(4)Cr(OH)₃的化学性质与Al(OH)₃相似。在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，原因可用离子方程式表示为__________________。

(5)实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr³⁺的含量，其原理是Mⁿ⁺+nNaR=nNa⁺+MR_n，其中NaR为阳离子交换树脂，Mⁿ⁺为要测定的离子。常温下，将pH=5的沉淀后的溶液经过阳离子交换树脂后，测得溶液中Na⁺比交换前增加了0.046g·L^-1，则该条件下Cr(OH)₃的K_sp的值为________。

(6)在实际的含铬废水处理中，还可采用直接沉淀的方法，处理成本较低。

①已知含铬废水中存在着平衡，Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-在溶液中相互转化，请用离子方程式表示它们之间的转化反应________________；

②在实际工业生产中，加入沉淀剂BaCl₂溶液之前还要加入一定量的NaOH，这样有利于沉淀的生成，则生成沉淀的化学式为______________。

Answer

AD 2∶3 Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]- 或Cr(OH)3+OH-=CrO2- +2H2O 6.7×10-31 Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+ BaCrO4

【解析】含Cr2O72-离子的废水加入N2H4溶液调节溶液pH=2-3，重铬酸根离子被还原为Cr3+离子，再加入氢氧化钠溶液控制溶液pH生成Cr(OH)3。

(1)N2H4的电子式为，故答案为：；

(2)可以代替上述流程中N2H4溶液，需要具有还原性，能还原重铬酸根离子。A．FeSO4溶液中亚铁离子具有还原性，可以还原Cr2O72-离子，故A符合； B．浓HNO3溶液具有强氧化性，不能表现还原性，不能还原Cr2O72-，故B不符合；C．酸性KMnO4 是强氧化剂不能还原Cr2O72-，故C不符合；D．Na2SO3溶液中亚硫酸根离子具有还原性，可以还原Cr2O72-，故D符合；故答案为：AD；

(3)加入N2H4的流程中，N2H4转化为无污染的物质，即生成氮气和水，反应中N元素由-2价变成0价，化合价升高4，Cr元素化合价由+6价变成+3价，降低6，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:6=2:3，故答案为：2:3；

(4)Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似。如果加入NaOH溶液时溶液的pH过高，Cr(OH)3将被氢氧化钠溶解，离子方程式为Cr(OH)3+OH-=CrO2- +2H2O，故答案为：Cr(OH)3+OH-=CrO2- +2H2O；

(5)阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr3+的含量，其原理是Cr3++3NaR═3Na++CrR3，其中NaR为阳离子交换树脂，Mn+为要测定的离子Cr3+，Na+比交换前增加了4.6×10-2g•L-1，物质的量浓度=×10−2mol/L=2×10-3mol/L，计算被交换的离子Cr3+浓度=×2×10-3mol/L，Cr(OH)3(s)⇌3c(OH-)+c(Cr3+)，将pH=5的废水经过阳离子交换树脂后，溶液中c(OH-)=10-9mol/L，Ksp=c3(OH-)c(Cr3+)=[10-9]3××2×10-3mol/L=6.7×10-31，故答案为：6.7×10-31；

(6)①Cr2O72-和CrO42-在溶液中相互转化，离子方程式为Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+，故答案为：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+；

②含铬废水中存在着平衡：Cr2O72-+H2O⇌2CrO42-+2H+．在实际工业生产中，加入沉淀剂BaCl2溶液之前还要加入一定量的NaOH，这样有利于沉淀的生成，氢氧根离子和氢离子反应生成水，促使平衡正向进行，有利于铬元素转化为铬酸钡沉淀，则生成沉淀的化学式为：BaCrO4；故答案为：BaCrO4。