Question

4．工業上用含有Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的廢水回收鉻．其工藝流程如下：

已知：①2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺═Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O；
②常溫下，KspFe（OH）₃=1.0×10^-38，Ksp Cr（OH）₃=1.0×10^-32；
③當離子濃度小于1.0×10^-5 mol•L^-1時，認為沉淀完全．
（1）下列選項中能說明反應2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺═Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O達平衡狀態的是CD （填選項字母）．
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同    
B． 2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）
C．溶液的顏色不變              
D．溶液的_PH不變
（2）為防止FeSO₄溶液變質，在保存時需加入的試劑為鐵粉、硫酸 （填試劑名稱）
（3）過濾操作中需要用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒
（4）FeSO₄溶液與溶液A發生反應的離子方程式為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
（5）沉淀C的化學式為Fe（OH）₃，pH₂的范圍為＞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⁺，然后依據溶度積常數分別調節溶液的pH值，讓鐵離子和鉻離子沉淀出來，
（1）根據判斷平衡狀態的方法：V_正=V_逆，或各組分的濃度保持不變則說明已達平衡；
（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）過濾是分離固體與液體的一種方法，依據過濾需要儀器回答即可；
（4）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；
（5）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）平衡時各物質的濃度不再改變，即溶液的顏色不再改變和pH不變，
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同和起始量消耗量有關，不能說明正逆反應速率相同，故A錯誤；
B． 2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）只能說明速率之比等于化學方程式計量數之比，不能說明正逆反應速率相同，故B錯誤；
C．溶液的顏色不變 濃度不再改變，是平衡標志，正逆反應速率相同，故C正確；
D．溶液的PH不變，說明溶液這離子濃度不變，說明正逆反應速率相同，故D正確；
故選：CD，
故答案為：CD．
（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）過濾是把不溶于液體的固體與液體分離的一種方法，所需儀器有玻璃棒、燒杯、鐵架臺、漏斗，其中屬于玻璃儀器的是玻璃棒、燒杯、漏斗，
故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（4）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；
（5）依據分析可知，沉淀C為氫氧化鐵，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：c（OH）=$\root{3}{\frac{1.0×1{0}^{-32}}{1×1{0}^{-5}}}$=10^-9，即pH＞5完全沉淀，
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，常見實驗操作以及儀器選擇等，難度較大．