Question

16．還原沉淀法是處理含鉻（含Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-）工業廢水的常用方法，過程如下：
CrO₄^2-$→_{①轉化}^{H+}$Cr₂O₇^2-$→_{②還原}^{Fe_{2}+}$Cr³⁺$→_{③沉淀}^{OH-}$Cr（OH）₃↓
已知轉化過程中的反應為2CrO₄^2-（aq）+2H⁺（aq）═Cr₂O₇^2-（aq）+H₂O（l）．轉化后所得溶液中鉻元素的含量為28.6g/L，CrO₄^2-有10/11轉化為Cr₂O₇^2-，下列說法不正確的是（　�。�

• A． 溶液顏色保持不變，說明上述可逆反應達到平衡狀態
• B． 若用綠礬（FeSO₄•7H₂O）作還原劑，處理1L廢水，至少需要917.4 g
• C． 常溫下轉化反應的平衡常數K=l×10¹⁴．則轉化后所得溶液的pH=6
• D． 常溫下K_sp[Cr（OH）₃]=1×10^-32，要使處理后廢水中的c（Cr³⁺ ）降至1×10^-5mol/L，應調溶液的pH=5

Answer 1

分析 A．存在平衡：2Cr O₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，如顏色不變，則達到平衡狀態；
B．若1L轉化后所得溶液中含鉻元素的質量為28.6g，根據守恒列關系式：2Cr～2CrO₄^2-～Cr₂O₇^2-～2Cr³⁺～6e^-～6FeSO₄•7H₂O計算；
C．轉化時發生的反應為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，若1L轉化后所得溶液中含鉻元素的質量為28.6g，CrO₄^2-有$\frac{10}{11}$轉化為Cr₂O₇^2-，說明鉻元素有$\frac{10}{11}$轉化為Cr₂O₇^2-，計算平衡濃度，結合平衡常數計算；
D．根據溶度積常數列式計算．

解答 解：轉化后所得溶液中鉻元素含量為28.6g/L，則1L廢水中n（Cr）=$\frac{28.6g}{52g/mol}$=0.55mol，
A．存在平衡：2Cr O₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，如顏色不變，說明濃度不變，則達到平衡狀態，故A正確；
B．若用綠礬（FeSO₄•7H₂O）（M=278）作還原劑，處理1L廢水，設需要xmolFeSO₄•7H₂O，轉化后n（Cr）=$\frac{28.7g}{52}$=0.55mol，由氧化還原反應中氧化劑和還原劑得失電子數目相等可知0.55×（6-3）=x×（3-2），x=1.65，m（FeSO₄•7H₂O）=1.65mol×278g/mol=458.7g，故B錯誤；
C.1L廢水中n（Cr）=0.55mol，CrO₄^2-有$\frac{10}{11}$轉化為Cr₂O₇^2-，則轉化后c（CrO₄^2-）=0.55mol/L×（1-$\frac{10}{11}$）=0.05mol/L，c（Cr₂O₇^2-）=0.55mol/L×$\frac{10}{11}×\frac{1}{2}$=0.25mol/L，常溫下轉換反應的平衡常數K=1×10¹⁴，則$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）•{c}^{2}（{H}^{+}）}$=1×10¹⁴，c（H⁺）=1×10^-6mol/L，所以pH=6，故C正確；
D．常溫下K_sp[Cr（OH）₃]=1×10^-32，要使處理后廢水中c（Cr³⁺）降至1×10^-5mol/L，則c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=1×10^-32，c（OH^-）=1×10^-9mol/L，pH=5，故D正確；
故選B．

點評 本題考查難溶電解質的溶解平衡，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，題目難度中等，注意把握相關計算公式的運用，明確難溶物溶解平衡及沉淀轉化的本質，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．