Question

来源于电镀、冶金等行业的含六价铬(含Cr₂O₇^2-或CrO₄^2-)废水具有很强的生物毒性，因此，含铬废水必须严格控制六价铬的质量浓度，达标后才能允许排放。一种处理含铬酸性废水的工艺如图所示：

回答下列问题：

（1）去除铁屑表面油污的方法是__。

（2）酸性环境中，废水中主要存在大量Cr₂O₇^2-和少量CrO₄^2-，原因是__(用化学用语和文字表述解释)。

（3）向“铁屑滤池"中加入碳粒料的作用是__；“铁屑滤池”中存在的Fe²⁺可将Cr₂O₇^2-还原，该反应的离子方程式为__。

（4）向“反应池"中加入NaOH使Cr³⁺沉淀，池中存在沉淀溶解平衡：Cr(OH)₃(s)Cr³⁺(aq)+3OH^-(aq)。已知：某离子浓度小于等于10^-5mol·L^-1时视为完全沉淀；常温下，K_sp[Cr(OH)₃]=10^-32。常温下，欲使废水中Cr³⁺完全沉淀，则溶液的pH至少应为__。

（5）①参照上述工艺流程知，也可采用电解原理处理含铬酸性废水，画出电解池的装置示意图并标出电极和电解质溶液的名称___(可选电极：Fe和石墨)。

②上述装置中，阳极的电极反应式为__。

Answer

将铁屑放入纯碱溶液中搅拌 2CrO42− +2 H+ H2O + Cr2O72−，酸性环境，平衡正向移动，生成Cr2O72− 形成原电池，加快反应速率 6Fe2+ + Cr2O72− + 14 H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O 5 Fe – 2e－ = Fe2+

【解析】

⑴常用纯碱除掉油污，纯碱溶液显碱性。

⑵酸性环境中，发生反应2CrO42− +2 H+ H2O + Cr2O72−，利用平衡移动进行分析。

⑶向“铁屑滤池"中加入碳粒料主要分析原电池原理，“铁屑滤池”中存在的Fe2+与Cr2O72−反应生成Cr3+和Fe3+。

⑷利用溶度积常数进行计算氢氧根浓度，再计算氢离子浓度，再计算pH。

⑸①参照上述工艺流程知，也可采用电解原理处理含铬酸性废水，铁变为亚铁离子，因此铁作阳极，石墨作阴极，生成的亚铁离子和重铬酸根反应，因此电解液为重铬酸钾；②阳极铁失去电子变为Fe2+。

⑴常用纯碱除掉油污，纯碱溶液显碱性，油污再碱性条件下水解而除掉，因此去除铁屑表面油污的方法是将铁屑放入纯碱溶液中搅拌、过滤；故答案为：将铁屑放入纯碱溶液中搅拌。

⑵酸性环境中，废水中主要存在大量Cr2O72−和少量CrO42−，原因是2CrO42− +2 H+ H2O + Cr2O72−，酸性环境，平衡正向移动，生成Cr2O72−；故答案为：2CrO42− +2 H+ H2O + Cr2O72−，酸性环境，平衡正向移动，生成Cr2O72−。

⑶向“铁屑滤池"中加入碳粒料的作用是形成原电池，加快反应速率；“铁屑滤池”中存在的Fe2+可将Cr2O72-还原，该反应的离子方程式为6Fe2+ + Cr2O72− + 14 H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O；故答案为：形成原电池，加快反应速率；6Fe2+ + Cr2O72− + 14 H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O。

⑷常温下，Ksp[Cr(OH)3]=10−32。常温下，欲使废水中Cr3+完全沉淀，，，，则溶液的pH至少应为5；故答案为：5。

⑸①参照上述工艺流程知，也可采用电解原理处理含铬酸性废水，铁变为亚铁离子，因此铁作阳极，石墨作阴极，生成的亚铁离子和重铬酸根反应，因此电解液为重铬酸钾，电解池的装置示意图并标出电极和电解质溶液的名称；故答案为：。

②上述装置中，阳极的电极反应式为Fe – 2e－ = Fe2+；故答案为：Fe – 2e－ = Fe2+。