Question

工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大危害，必须进行处理．常用的处理方法有两种．方法1：还原沉淀法．

该法的工艺流程为：

其中第①步存在平衡2CrO₄²⁻（黄色）+2H⁺⇌Cr₂O₃²⁻（橙色）+H₂O

（1）若平衡体系的 pH=2，该溶液显______色．

（2）能说明第①步反应达平衡状态的是_____（填序号）

A．Cr₂O₇²⁻和CrO₄²⁻的浓度相同

B．2v（Cr₂O₇²⁻）=v（CrO₄²⁻）

C．溶液的颜色不变

（3）第②步中，还原1molCr₂O₇²⁻离子，需要______mol的FeSO₄•7H₂O．

（4）第③步生成的Cr（OH）₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）₃（s）⇌Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq），常温下，Cr（OH）₃的溶度积K_sp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至______．

方法2：电解法．

该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇²⁻的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）₃沉淀；

（5）用Fe做电极的原因为______（用电极反应式解释）．

（6）在阴极附近溶液 pH 升高，溶液中同时生成的沉淀还有______．

Answer

橙 C 6 5 阳极反应为Fe−2e−═Fe2+，提供还原剂Fe2+ Fe(OH)3

【解析】

（1）pH=2，溶液呈酸性，有利于平衡向正反应分析移动；

（2）达到平衡时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变；

（3）根据氧化还原反应中得失电子守恒来计算；

（4）根据溶度积常数以及水的离子积常数来进行计算；

（5）阳极是活性电极时，阳极本身失电子，生成阳离子；

（6）溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少，即氢离子在阴极得电子，PH升高，生成沉淀为 Cr（OH）3和Fe（OH）3。

（1）溶液显酸性，c(H+)较大，上述平衡右移，该溶液显橙色；综上所述，本题答案是：橙；

（2）A．Cr2O72−和CrO42−的浓度相同时，反应不一定达到平衡状态，A错误；

B．2v（Cr2O72−）=v（CrO42−），没有标出正逆反应速率，无法判定反应是否达到平衡状态，B错误；

C．平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变，可以判断反应达到平衡状态，C正确；

综上所述，本题选C；

（3）根据电子得失守恒可以知道,还原1molCr2O72−离子，得到Cr3+，得到电子：2×（6-3）=6mol，Fe2+被氧化为Fe3+，需要FeSO4•7H2O的物质的量为=6mol；

综上所述，本题答案是：6；

（4）当c(Cr3+)=10-5mol/L时,溶液的c(OH-)= =10-9mol/L,c(H+)==10-5mol/L, pH=5，即要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH应调至5；

综上所述，本题答案是：5；

（5）用Fe做阳极，发生氧化反应，失电子：Fe−2e-=Fe2+，产生的亚铁离子做还原剂；

综上所述，本题答案是：Fe−2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+；

（6）溶液中氢离子在阴极得电子被还原为氢气，阴极极反应为：2H++2e-=H2↑，溶液酸性减弱，溶液pH升高，亚铁离子被氧化为铁离子，酸性减弱，铁离子产生沉淀Fe(OH)3；

综上所述，本题答案是：Fe(OH)3。