Question

重铬酸钾常用作有机合成的氧化剂和催化剂等。由含铬废液(主要含Cr³⁺、Fe³⁺、K⁺、SO₄^2-等)制备K₂Cr₂O₇的流程如图所示。

已知：i.在酸性条件下，H₂O₂能将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺。

ii.相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子	Fe^3+	Cr^3+
开始沉淀的pH	1.5	4.9
沉淀完全的pH	2.8	6.8

回答下列问题：

(1)滤渣①的主要成分为_________(填化学式)。

(2)"氧化”步骤中发生反应的离子方程式为____________。

(3)“加热"操作的目的是_________。

(4)“酸化"过程中发生的反应为2CrO₄^2- +2H⁺Cr₂O₇^2-+ H₂O (K=4.0×10¹⁴L³·mol ^-3)。已知“酸化”后溶液(pH=1)中c(Cr₂O₇^2- )=6. 4×10^-3 mol·L^-1，则溶液中c(CrO4^2-)=_______。

(5)可利用微生物电池将镀铬废水中的Cr₂O₇^2-催化还原，其工作原理如图所示：

在该电池中，b作______极，a极的电极反应为__________

(6)K₂ Cr₂O₇标准溶液还可用于测定市售硫代硫酸钠晶体(Na₂S₂O₃·5H₂O，M=248 g·mol ^-1)的纯度。测定步骤如下：

i.溶液配制：称取1.2400g市售硫代硫酸钠晶体样品，用新煮沸并冷却的蒸馏水在烧杯中溶解，完全溶解后.全部转移至100mL容量瓶中.加蒸馏水至刻度线。

ii.滴定：取0.01000 mol. L^-1的K₂Cr₂ O₇标准溶液20. 00 mL，稀硫酸酸化后加入过量KI溶液，发生反应(Cr₂O₇^2-被还原成Cr³⁺ ，I^-被氧化成I₂)。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色，发生反应：I₂+2S₂O₃^{2 -} =S₄O₆^2-+2I^-。加入淀粉溶液作为指示剂，继续滴定，当溶液蓝色褪去.即为终点。平行滴定3次，样品溶液的平均用量为25.00mL。

①稀硫酸酸化的K₂Cr₂O₇标准溶液与KI溶液反应的离子方程式为_________

②该市售硫代硫酸钠晶体样品的纯度为_______%(保留1位小数)。

Answer

Cr(OH)3、Fe(OH)3 2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-=2CrO42-+8H2O 除去过量的H2O2 正 CH3COOH−8e−+2H2O=2CO2↑+8H+ Cr2O72-+14H++6I-=3I2+2Cr3++7H2O 96.0

【解析】

含铬废液（主要含Cr3+、Fe3+、K+、SO42-等）制备K2Cr2O7的流程：废液与足量KOH反应生成沉淀Cr（OH）3、Fe（OH）3，过滤得到滤渣①Cr（OH）3、Fe（OH）3混合物，除去K+、SO42-等离子，碱性条件下在滤渣中加入过氧化氢氧化Cr（OH）3生成K2CrO4，过滤除去Fe（OH）3，得到K2CrO4滤液②，加热除去过量过氧化氢，防止后续加酸时H2O2能将Cr2O72-还原为Cr3+，加酸调pH=1，使K2CrO4溶液转化为K2Cr2O7溶液，蒸发结晶得到K2Cr2O7晶体，以此解答。

（1）根据形成氢氧化物沉淀的pH范围知滤渣①成分为Cr（OH）3、Fe（OH）3混合物，故答案为：Cr(OH)3、Fe(OH)3；

（2）“氧化”步骤中，碱性条件下，过氧化氢氧化Cr(OH)3，生成K2Cr2O7溶液，结合转移电子守恒、原子守恒得化学方程式为2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH=2K2CrO4+8H2O，则离子方程式为：2Cr(OH)3+3H202+4OH-=2CrO42-+8H20，故答案为：2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-=2CrO42-+8H2O；

（3）因为在酸性条件下，H2O2能将Cr2O72-还原为Cr3+，为防止后续“酸化”步骤中Cr2O72-将Cr2O72-还原为Cr3+而混入杂质，所以酸化之前必须除去H2O2，并且H2O2对热不稳定、易分解，通过加热可除去，故答案为：除去过量的H2O2；

（4）“酸化”后溶液(pH=1)，即c(H+)=0.1mol/L，反应2CrO42- +2H+Cr2O72-+ H2O K=，则，故答案为：；

（5）b极上Cr2O72−被还原，应为正极反应，则a为负极，乙酸被氧化生成二氧化碳，电极方程式为：CH3COOH−8e−+2H2O=2CO2↑+8H+，故答案为：正；CH3COOH−8e−+2H2O=2CO2↑+8H+；

（6）①在酸性条件下，Cr2O72-被还原成Cr3+ ，I-被氧化成I2，同时有水生成，根据电子转移守恒配平反应得：Cr2O72-+14H++6I-=3I2+2Cr3++7H2O，故答案为：Cr2O72-+14H++6I-=3I2+2Cr3++7H2O；

②根据氧化还原反应中电子转移守恒得：n(I2)=3n(Cr2O72-)=3×0.01000 mol. L-1×0.02L=0.0006mol，根据I2+2S2O32 - =S4O62-+2I-得：n(Na2S2O3)=2n(I2)= 0.0006mol×2=0.0012mol，则该市售硫代硫酸钠晶体样品的纯度为，故答案为：96.0%。