Question

4．工業上從含有Cr₂O₇^2-和Cr³⁺的廢水中回收鉻的工藝流程如圖所示：

己知：①2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O；
②常溫下，K_sp[（Fe（OH）₃]=4.0×10^-38；K_sp[（Cr（OH）₃]=1.0×10^-32
③當離子濃度小于1.0×10^-5mol•L^-1時，認為沉淀完全
請回答下列問題：
（1）酸化后的溶液A顯橙色．
（2）配制FeSO₄溶液時，除了加水外還需要加入的試劑是鐵粉、硫酸（填試劑名稱）．
（3）向溶液A中加入FeSO₄溶液發生反應的離子方程式為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
（4）沉淀C的化學式為Fe（OH）₃，要使Cr³⁺沉淀完全pH2值至少為5．

Answer 1

分析 含有Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的廢水經酸化后主要轉化為Cr₂O₇^2-，Cr₂O₇^2-具有強氧化性，加入還原性的亞鐵離子，將其還原為Cr³⁺，本身被氧化成Fe³⁺，然后依據溶度積常數調節pH₁使Fe³⁺沉淀，過濾得沉淀C為Fe（OH）₃，濾液含Cr³⁺，再依據溶度積常數調節pH₂使Cr³⁺沉淀，據此分析解答；
（1）根據2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，酸化平衡正向移動分析；
（2）防止亞鐵離子氧化，還要抑制亞鐵離子水解，據此解答即可；
（3）亞鐵離子具有還原性，鉻酸根具有強氧化性，據此書寫離子反應方程式即可；
（4）根據以上分析，沉淀C的化學式為Fe（OH）₃；當離子濃度小于1.0×10^-5 mol•L^-1時，認為沉淀完全，據此解答即可．

解答 解：（1）因為2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，所以酸化平衡正向移動，則酸化后的溶液A顯橙色；故答案為：橙；
（2）防止亞鐵離子氧化，并抑制水解，則配制FeSO₄溶液時，需加入少量鐵粉和稀硫酸，
故答案為：鐵粉、硫酸；
（3）依據分析可知：溶液A含有Cr₂O₇^2-，具有強氧化性，能氧化亞鐵離子為鐵離子，離子反應方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（4）根據以上分析，沉淀C的化學式為Fe（OH）₃；當離子濃度小于1.0×10^-5 mol•L^-1時，認為沉淀完全，故鉻離子完全沉淀時有：1×10^-5×c（OH）³=1.0×10^-32，解得c（OH）=$\root{3}{\frac{1.0×10{\;}^{-32}}{1×10{\;}^{-5}}}$=10^-9，即pH≥5完全沉淀，所以要使Cr³⁺沉淀完全pH2值至少為5，故答案為：Fe（OH）₃；5．

點評 本題主要考查的是金屬的回收與資源利用，涉及氧化還原反應、化學反應平衡移動原理、離子反應方程式書寫等，難度不大．