Question

10．某些電鍍廠的酸性廢水中常含有一定量的CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-，它們會對人類及生態系統產生很大的傷害，必須進行處理．常用的處理方法有兩種
方法1：還原沉淀法，該法的工藝流程為：CrO${\;}_{4}^{2-}$$→_{①轉化}^{H+}$Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$$→_{②還原}^{Fe_{2}+}$Cr³⁺$→_{③沉淀}^{CH-}$Cr（OH）₃↓其中第①步存在平衡步存在平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）若平衡體系的pH=12，該溶液顯黃色．
（2）寫出第③步的離子反應方程式：Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃↓．
（3）第②步中，用6mol的FeSO₄•7H₂O可還原1molCr₂O₇^2-離子．
（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）
常溫下，Cr（OH）₃的溶度積K_sp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應調至5．
方法2：電解法：該法用Fe做電極電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，隨著電解進行，在陰極附近溶液pH升高，產生Cr（OH）₃沉淀．
（5）寫出陽極的電極反應式Fe-2e^-=Fe²⁺．
（6）在陰極附近溶液pH升高的原因是（用電極反應解釋）2H⁺+2e^-=H₂↑
（7）用電鍍法在鐵制品上鍍上一層鋅，則陰極上的電極反應式為Zn²⁺+2e^-=Zn．

Answer 1

分析 （1）根據外界條件對平衡的影響來確定平衡移動方向，從而確定溶液顏色變化；
（2）第③步Cr³⁺與氫氧根離子結合生成沉淀；
（3）在氧化還原反應中，化合價升高值=化合價降低值=轉移電子數來計算；
（4）根據Ksp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）來計算氫氧根離子離子的濃度，并計算氫離子濃度和pH的大小；
（5）陽極是活性電極時，陽極本身失電子，生成陽離子；
（6）溶液PH升高的原因是溶液中氫離子濃度減少；
（7）電鍍時陰極上溶液中金屬離子得電子得到金屬單質．

解答 解：（1）c（OH^-）增大，平衡2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O左移，溶液呈黃色，
故答案為：黃；
（2）第③步Cr³⁺與氫氧根離子結合生成沉淀，其反應的離子方程式為：Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃↓；
故答案為：Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃↓；
（3）用6mol的FeSO₄•7H₂O作還原劑，轉移6mol電子，則可以還原1mol Cr₂O₇^2-離子；
故答案為：1；
（4）Cr（OH）₃的溶度積Ksp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，則需c（OH^-）=$\root{3}{\frac{Ksp}{c（C{r}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9mol/L，所以c（H⁺）=10^-5mol/L，即pH=5，故答案為：5；
（5）在電解法除鉻中，鐵作陽極，陽極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供還原劑Fe²⁺，
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
（6）在陰極附近溶液pH升高的原因是水電離產生的H⁺放電生成H₂：2H⁺+2e^-═H₂↑；
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（7）電鍍時陰極上溶液中金屬離子得電子得到金屬單質，則用電鍍法在鐵制品上鍍上一層鋅，則陰極上鋅離子得電子生成Zn，其電極反應式為Zn²⁺+2e^-=Zn；
故答案為：Zn²⁺+2e^-=Zn．

點評 本題主要考查了鉻及其化合物的性質、氧化還原反應、沉淀溶解平衡和電化學知識等內容，難度中等，抓住題目信息是解題的關鍵，注意把握溶度積常數的有關計算，側重考查學生的分析能力、應用能力和計算能力．