Question

【題目】工業上一般在酸性條件下用N2H4 H2O(水合肼)、SO2和FeSO4來處理含Cr2O72-廢水。回答下列問題：

(1)N2H4 H2O(水合肼)與Cr2O72-反應時，產物中含有N2和以Cr3+。該反應的離子方程式為___________，反應中水合肼作_____________(填“氧化劑”或“還原劑”)。

(2)SO2處理含Cr2O72-的廢水時，先向廢水中通入過量SO2，再用NaOH中和廢水，使其pH值為8，過濾出Cr(OH)3。

①廢水中的Cr2O72-與SO2反應時，氧化劑與還原劑的物質的量之比為____________。

②用堿中和時，pH不宜過大，否則沉淀又逐漸溶解，已知Cr3+與Al3+化學性質相似，寫出pH過大時沉淀溶解的離子方程式________________ 。

(3)鐵氧體法是用FeSO4作還原劑，在pH≈2時將Cr2O72- 還原為Cr3+，然后調節pH為7.5～8.5，再加熱得到鐵氧體(組成類似于Fe3O4，部分Fe3+被Cr3+替換)。現有100 L含Cr2O72-濃度為2×10-4 mol·L-1的強酸性廢水，向其中加入一定量的FeSO4·7H2O，攪拌，充分反應后再加入NaOH溶液調節pH并加熱，使其恰好轉化為 [Fe2+Fex3+Cry3+ ]O4。則處理100L該廢水時需加入的FeSO4·7H2O的質量為________g。

Answer 1

【答案】 2Cr2O72-+3N2H4 H2O+16H+=4Cr3++3N2+17H2O 還原劑 1：3 Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O 55.6

【解析】(1)N2H4 H2O(水合肼)與Cr2O72-反應時，產物中含有N2和Cr3+，離子方程式為 2Cr2O72-+3N2H4 H2O+16H+=4Cr3++3N2+17H2O，反應中N2H4 H2O的N由-2價升高為0價，被氧化，作還原劑；(2)①廢水中的Cr2O72-與SO2反應時，氧化劑Cr2O72-中Cr一共降6價，還原劑SO2也需升6價，物質的量之比為1：3；②Cr(OH)3具有兩性，溶于堿的離子方程式為Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O；(3)有100L含Cr（VI）強酸性廢水（只含Cr2O72－），Cr2O72－濃度為2×10-4mol·L－1，則n（Cr2O72－）=2×10-4mol·L－1×100L=0.0200mol，反應Cr2O72－+6Fe2＋+14H＋=2Cr3＋ +6Fe3＋+7H2O，還原反應需消耗n1（Fe2＋）=0.1200mol，同時反應生成的n（Cr3＋ ）=0.0400mol，n（Fe3＋）=0.1200mol，與Cr3＋ 和Fe3＋形成鐵氧體的n2（Fe2＋）=n（Cr3＋ ）/2+n（Fe3＋）/2=0.0800mol，n（FeSO4·7H2O）=n1（Fe2＋）+n2（Fe2＋）=0.2000mol，

故加入的m（FeSO4·7H2O）=0.2000mol×278g·mol－1=55.6g，則100L該廢水需加入的FeSO4·7H2O的質量為55.6g．