Question

工业含铬(Ⅵ)污水能污染水源，被人体吸收后易积累而导致器官癌变，必须经无害化处理后才能排放。青岛某污水处理厂的工艺流程如图：

回答下列问题：

（1）CrO₄^2-氧化性较弱，酸性条件下转化为具有较强氧化性的Cr₂O₇^2-的离子方程式为__。

（2）已知N₂H₄与Cr₂O₇^2-反应生成无毒气体。若要处理Cr₂O₇^2-浓度为0.01mol·L^-1的废水1m³，至少需要加入N₂H₄__kg。

（3）含有SO₃^2-的废水可以代替N₂H₄处理酸性含铬(Ⅵ)废水，用离子方程式表示其反应原理__。

（4）Cr(OH)₃的化学性质与Al(OH)₃相似。上述流程中“②加入废碱调pH”时要控制溶液的pH不能过高，原因是__。

（5）含铬(Ⅵ)污水也可用电解法处理。用铁和石墨作电极电解污水，Cr₂O₇^2-在阳极区转化为Cr³⁺，随着电解的进行，溶液pH逐渐增大，Cr³⁺转化为Cr(OH)₃沉淀除去。

①该电解装置中用___作阳极，阳极区除生成Cr(OH)₃外还有_沉淀（写化学式）。

②阴极电极反应式为__。

Answer

2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 0.48 Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O 过量的碱能够使Cr(OH)3沉淀转变为可溶性的[Cr(OH)4]-{或Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]-} 铁(Fe) Fe(OH)3 2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-=2OH-+H2↑）

【解析】

含CrO42-的工业废水加入废酸调pH至2～3，发生2CrO42-(黄色)+2H+===Cr2O72-(橙色)+H2O，得到含Cr2O72-的废水，加入N2H4处理酸性废水，发生氧化还原反应生成Cr3+，加入废碱调节pH，可生成Cr(OH)3沉淀，以此解答该题。

(1)CrO42-氧化性较弱，酸性条件下转化为具有较强氧化性的Cr2O72-的离子方程式为2CrO42-+2H+===Cr2O72-+H2O；
(2)N2H4与Cr2O72-反应生成无毒气体，应生成氮气，反应中N元素化合价由-2价升高到0价，Cr元素化合价由+6价降低到+3价，若要处理Cr2O72-浓度为0.01mol•L-1的废水1m3，根据电子守恒可知n(Cr2O72-)=0.01mol/L×1000L=10mol，则得到60mol电子，可知需要N2H4的物质的量为=15mol，质量为15mol×32g/mol=480g=0.48kg；
(3)含有SO32-的废水可以代替N2H4处理酸性含铬(Ⅵ)废水，Cr2O72-将二氧化硫氧化为硫酸根，根据电子守恒和元素守恒可知反应的离子方程式为：Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O；
(4)Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似，如果氢氧化钠过量Cr(OH)3会溶解，发生离子方程式为Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]-；
(5)①电解时，Fe为阳极，发生氧化反应生成Fe2+，与Cr2O72-发生氧化还原反应生成Fe3+，阳极区除生成Cr(OH)3外还有Fe(OH)3；
②阴极发生还原反应生成氢气，电极方程式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，