Question

9．欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將Cr₂O₇^2-轉化為Cr（OH）₃沉淀除去．三種金屬離子生成沉淀的pH如右表．

	開始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe（OH）2	7.0	9.0
Fe（OH）3	1.9	3.2
Cr（OH）3	6.0	8.0

某含鉻廢水處理的主要流程如圖所示：

（1）Cr在周期表中的位置為第四周期第ⅥB族．
（2）初沉池中加入明礬作沉降劑，其作用的原理是（用離子方程式表示）
Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺．
（3）請補充并配平以下反應池中發生主要反應的離子方程式：
1Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O．
（4）根據“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此過程中發生主要反應的離子方程式是：H⁺+OH^-=H₂O和Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃↓．證明Cr³⁺沉淀完全的方法是取沉淀后的上層清液測定其pH，若pH≥8，則沉淀完全．

Answer 1

分析 含Cr₂O₇^2-廢水中加入明礬，鋁離子水解生成具有吸附性的氫氧化鋁，可除去水的懸浮物雜質，然后加入硫酸和亞硫酸鈉，在酸性條件下發生 Cr₂O₇^2-+3 HSO₃^-+5H⁺=2 Cr³⁺+3 SO₄^2-+4 H₂O，充分反應后，加入氫氧化鈉溶液可生成Cr（OH）₃沉淀，通過污泥處理過濾除去氫氧化鉻，分離后可達到排放的目的，
（1）Cr是24號元素價電子結構為3d⁵4s¹；
（2）含Cr₂O₇^2-廢水中加入明礬，鋁離子水解生成具有吸附性的氫氧化鋁，可除去水的懸浮物雜質；
（3）加入硫酸和亞硫酸鈉，在酸性條件下發生氧化還原反應，根據得失電子守恒配平；
（4）加入氫氧化鈉溶液可生成Cr（OH）₃沉淀，分離后可達到排放的目的．

解答 解：（1）Cr是24號元素，價電子結構為3d⁵4s¹，元素位于周期表的第四周期第ⅥB族，故答案為：第四周期第ⅥB族
（2）K₂SO₄﹒Al₂（SO₄）₃﹒24H₂O為強電解質，在溶液中完全電離，生成Al³⁺和SO₄^2-、K⁺，Al³⁺能水解生成氫氧化鋁膠體：Al³⁺+3H₂O=Al（OH）₃（膠體）+3H⁺或Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，氫氧化鋁膠體具有吸附性，能吸附水中的懸浮物，所以能作凈水劑，
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（3）反應中，Cr₂O₇^2-中鉻元素化合價變化為：+6→+3，化合價降低了3價，Cr₂O₇^2-中含有兩個鉻原子，至少降低6價；
HSO₃^-中硫元素化合價變化為：+4→+6，化合價升高了（6-4）=2價，化合價變化的最小公倍數為6，所以Cr₂O₇^2-的化學計量數為1，亞硫酸氫根離子計量數為3，鉻離子計量數為2，硫酸根離子計量數為3，再根據電荷守恒，氫離子計量數為5，最后根據質量守恒判斷，未知物為水，計量數為4，配平后的方程式為：Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，
故答案為：1；3；5H⁺；2；3；4；
（4）向轉化后的廢水中加入NaOH溶液，NaOH會和H⁺發生反應H⁺+OH^-═H₂O，Cr³⁺與NaOH發生反應Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓，根據表中數據可知，Cr（OH）₃沉淀完全時，溶液的pH為8，所以測定溶液的pH，若pH≥8，則證明Cr³⁺沉淀完全，
故答案為：Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃↓；取沉淀后的上層清液測定其pH，若pH≥8，則沉淀完全．

點評 本題考查了探究物質的組成、電解原理等知識，題目難度中等，試題綜合性較強，涉及了電解原理、氧化還原反應配平、化學方程式的計算等問題，培養了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識解決問題的能力，有利于提高學生的實驗設計能力和應試能力，提升學生的學科素養．