Question

欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将转化为Cr(OH)₃沉淀除去。几种金属离子生成沉淀的pH如下表。

阳离子	Fe^3+	Fe^2+	Al^3+	Cr^3+
开始沉淀时的pH	1.9	7.0	——	——
沉淀完全时的pH	3.2	9.0	9（＞9溶解）	8

（1）某含铬废水处理的主要流程如下图所示：

①初沉池中加入明矾作沉降剂，其作用的原理是（用离子方程式表示）______________________________。

②请补充并配平以下反应池中发生主要反应的离子方程式：____+____+____===____Cr³⁺+____+____H₂O。

③根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此过程中发生主要反应的离子方程式是：H⁺+OH^-===H₂O和_______________________________。证明Cr³⁺沉淀完全的方法是_____________________________________________________________。

（2）工业可用电解法来处理含的废水。实验室利用如图模拟处理含的废水，阳极反应是Fe-2e^-===Fe²⁺，阴极反应式是2H⁺+2e^-===H₂↑。

①Fe²⁺与酸性溶液中的反应的离子方程式是______________________________。

② 若溶液中含有0.01 mol ，则阳离子全部生成的沉淀的物质的量是______mol。

Answer

Al3++3H2OAl（OH）3（胶体）+3H+ 1 Cr2O72－+ 3  HSO3－+ 5H＋= 2Cr3＋+ 3 SO42－+ 4 H2O Cr3＋＋3OH－=Cr(OH)3↓ 取沉淀后的上层清液，测定其pH值，若pH≥8，则沉淀完全 Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 0.08

【解析】

（1）①明矾溶于水电离出的Al3+水解生成Al（OH）3胶体，Al（OH）3胶体吸附水中的悬浮物，明矾用作沉降剂；

②用化合价升降法配平；

③根据流程图，加入NaOH将Cr3+转化成Cr（OH）3沉淀。根据题给金属阳离子完全沉淀的pH，证明Cr3+完全沉淀只要证明溶液的pH8即可；

（2）①Fe2+被Cr2O72-氧化成Fe3+，Cr2O72-被还原为Cr3+，用化合价升降法配平书写离子方程式；

②根据离子方程式和原子守恒计算。

（1）①明矾溶于水电离出的Al3+水解生成Al（OH）3胶体，Al（OH）3胶体吸附水中的悬浮物，明矾用作沉降剂。Al3+水解的离子方程式为Al3++3H2OAl（OH）3（胶体）+3H+；

②Cr元素的化合价由+6价降至+3价，1molCr2O72-得到6mol电子生成2molCr3+；S元素的化合价由+4价升至+6价，1molHSO3-失去2mol电子生成1molSO42-；根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，结合酸性条件，反应池中发生的主要反应的离子方程式为1Cr2O72-+3HSO3-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O；

③根据流程图，加入NaOH将Cr3+转化成Cr（OH）3沉淀，加入NaOH溶液发生的主要离子反应是H++OH-=H2O和Cr3++3OH-=Cr（OH）3↓；根据题给金属阳离子完全沉淀的pH，Cr3+完全沉淀时的pH=8，证明Cr3+完全沉淀只要证明溶液的pH8即可，证明Cr3+沉淀完全的方法是：取沉淀后的上层清液，测定其pH值，若pH8，则Cr3+沉淀完全；

（2）① Fe2+被Cr2O72-氧化成Fe3+，Cr2O72-被还原为Cr3+，1molFe2+失去1mol电子生成1molFe3+，1mol Cr2O72-得到6mol电子生成2molCr3+，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，Fe2+与酸性溶液中的Cr2O72-反应的离子方程式为6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；

②根据离子方程式6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，0.01molCr2O72-完全反应生成0.06molFe3+和0.02molCr3+，根据Fe和Cr守恒，阳离子全部沉淀生成0.06molFe（OH）3沉淀和0.02molCr（OH）3沉淀，生成的沉淀的物质的量是0.08mol。