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⁺、SO等）制备K₂Cr₂O₇的流程如图所示。

已知：I.在酸性条件下，H₂O₂能将Cr₂O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	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Cr^3^+	4.9	6.8
Fe^3^+	1.5	2.8

请回答下列问题：

（1）滤渣①的主要成分__。

（2）加入H₂O₂的作用是（用离子方程式解释）__。

（3）加热的目的是__。

（4）“酸化”过程中发生反应的离子方程式为__；若该反应的平衡常数K=4×10¹⁴L³·mol^-3，已知：“酸化”后溶液中c(Cr₂O)=1.6×10^-3mol·L^-1，则溶液中c(CrO)=__。

（5）“结晶”后得到K₂Cr₂O₇(M=294g·mol^-1)产品0.6000g，将其溶解后用稀H₂SO₄酸化，再用浓度为0.01000mol·L^-1(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定，滴定反应为：Cr₂O+6Fe²⁺+14H⁺＝2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，滴定终点消耗标准溶液的体积为900mL，则产品的纯度为__。（计算结果保留四位有效数字）

（6）在K₂Cr₂O₇存在下，可利用微生物电化学技术实现含苯酚（C₆H₅OH）废水的有效处理，其工作原理如图所示。

①负极的电极反应式为__；

②一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度__（填“增大”、“减小”或“不变”）。

Answer

Fe(OH)3和Cr(OH)3 2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-＝2CrO+8H2O 除去过量H2O2，防止将Cr2O还原成Cr3+ 2CrO+2H+Cr2O+H2O 2×10-8mol/L 73.50% C6H5OH+11H2O-28e-＝6CO2↑+28H+ 减小

【解析】

含铬废液（主要含Cr3+、Fe3+、K+、SO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+、SO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Cr2O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，以此解答该题。

（1）由以上分析可知滤渣①的主要成分是Fe(OH)3和Cr(OH)3；

（2）“氧化”步骤中，碱性条件下，过氧化氢氧化Cr（OH）3生成K2CrO4溶液，反应的离子方程式为2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-＝2CrO+8H2O；

（3）因为在酸性条件下，H2O2能将Cr2O还原为Cr3+，为防止后续“酸化”步骤中H2O2将Cr2O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；

（4）“酸化”过程中发生反应的离子方程式为2CrO+2H+Cr2O+H2O；酸化”过程中pH=1，即c（H+）=0.1mol/L，反应2CrO+2H+Cr2O+H2O的平衡常数K===4×1014，解得=2×10-8mol•L-1；

（5）由反应Cr2O+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2O有n（K2Cr2O7）=n[(NH4)2Fe(SO4)2]=×0.0100mol/L×0.9L=0.0015mol，产品的纯度=0.0015mol×294g/mol/0.6000g×100%=73.50%；

（6）①C6H5OH→CO2，则苯酚发生氧化反应、作负极，结合电子守恒和电荷守恒有电极反应式C6H5OH+11H2O-28e-＝6CO2↑+28H+；

②由于电解质NaCl溶液被阳离子交换膜和阴离子交换膜隔离，使Na+和Cl-不能定向移动，所以电池工作时，负极生成的H+透过阳离子交换膜加入NaCl溶液中，正极生成的OH-透过阴离子交换膜进入NaCl溶液中与H+反应生成水，是NaCl溶液浓度减小。