Question

9．云南省曲靖的鉻渣污染經媒體報道后，鉻污染再次引起人們的關注．利用化學原理可以對工廠排放的含鉻廢水、鉻渣等進行有效處理．
I．含鉻廢水的處理：某企業排放的含鉻廢水中含有較多毒性較大的Cr₂O₇^2-，某研究性學習小組為了變廢為寶，將廢水處理得到金屬鉻，設計了如下的工藝流程．

（1）加酸調節到pH=6，則用pH試紙測定溶液pH的操作是：將一小塊PH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，滴在PH試紙上，靜置幾秒，再與比色卡對比．
（2）在含Cr₂O₇^2-廢水中存在著平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O═2CrO₄^2-+2H⁺，請寫出該平衡的平衡常數表達式k=$\frac{[Cr{{O}_{4}}^{2-}]^{2}•[{H}^{+}]^{2}}{[C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}]}$，若繼續加水稀釋，平衡將正向移動（填“正向”、“逆向”“不”）．
（3）請寫出通入SO₂時發生的離子反應：Cr₂O₇^2-+2H⁺+3SO₂═2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O．
（4）寫出加入鋁粒時發生反應的化學方程式2Al+Cr₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr，該反應是焓減小（填“增加”或“減少”）反應．
Ⅱ．鉻渣的處理
鉻渣燒結煉鐵法：鉻渣中約含有55%的氧化鈣和氧化鎂，此外還含有15%左右的氧化鐵，這些都是煉鐵所需的成份．少量的鉻渣代替消石灰同鐵礦粉、煤粉混合，經燒結后送入高爐冶煉，六價鉻還原為三價鉻或金屬鉻，金屬鉻熔入鐵水，而其它成分熔入熔渣．煉鐵可使鉻渣徹底解毒并充分利用，是鉻渣治理的良好方法之一．
堿性溶液還原法：直接在堿性鉻渣中加入硫化鈉等進行六價鉻的還原反應，形成Cr（OH）₃沉淀后，過濾回收鉻污泥．
（5）鉻渣燒結煉鐵法中煤粉的作用是為高爐冶煉過程提供熱源；燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑；還起到高溫填料的作用（寫兩點即可）．（寫兩點）
（6）請配平堿性溶液還原法中發生的離子反應：□Cr₂O₇^2-+□S^2-+□H₂O═□Cr（OH）₃+□S₂O₃^2-+□OH^-．

Answer 1

分析 （1）在測定PH值時，不能濕潤、稀釋，需要用干燥結晶的玻璃棒；
（2）根據化學平衡常數的定義可解；加入水稀釋，平衡向電離方向移動；
（3）二氧化硫與Cr₂O₇^2-離子發生氧化還原反應生成SO₄^2-離子和Cr³⁺離子；
（4）Al具有強還原性，能夠將Cr從其氧化物中還原出來，鋁熱反應是放熱反應；
（5）煤粉燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑，為高爐冶煉過程提供熱源等；
（6）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，S^2-→S₂O₃^2-，根據電子轉移守恒配平．

解答 解：（1）在測定PH值時，不能濕潤、稀釋，正確的是將一小塊PH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，滴在PH試紙上，靜置幾秒，再與比色卡對比；
故答案為：將一小塊PH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，滴在PH試紙上，靜置幾秒，再與比色卡對比；
（2）根據化學平衡常數的定義，可知Cr₂O₇^2-（aq）+H₂O（l）?2CrO₄^2-（aq）+2H⁺（aq）的平衡常數K=$\frac{[Cr{{O}_{4}}^{2-}]^{2}•[{H}^{+}]^{2}}{[C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}]}$；
加入水稀釋，平衡向電離方向移動，左邊的離子稀釋為1，右邊的離子系數為3，加水平衡正向移動；
故答案為：$\frac{[Cr{{O}_{4}}^{2-}]^{2}•[{H}^{+}]^{2}}{[C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}]}$；正向；
（3）重鉻酸根具有強氧化性，能將二氧化硫中+4價的硫氧化為+6價，離子反應為：Cr₂O₇^2-+2H⁺+3SO₂═2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+2H⁺+3SO₂═2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；
（4）根據鋁熱反應的概念，鋁與氧化鉻在高溫下生成鉻和氧化鋁，反應方程式為2Al+Cr₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr；鋁熱反應是放熱反應，焓減小，
故答案為：2Al+Cr₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr；減小；
（5）少量的鉻渣代替消石灰同鐵礦粉、煤粉混合，經燒結后送入高爐冶煉，煤粉的作用煤粉燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑，為高爐冶煉過程提供熱源，還起到高溫填料的作用（寫兩點即可），
故答案為：為高爐冶煉過程提供熱源；燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑；還起到高溫填料的作用（寫兩點即可）；
（6）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，1molCr₂O₇^2-獲得電子物質的量為1mol×2×（6-3）=6mol，S^2-→S₂O₃^2-，2molS^2-失去電子物質的量為1mol×2×[2-（-2）]=8mol，根據電子轉移守恒，最小公倍數為24，所以發生的離子反應為：4Cr₂O₇^2-+6S^2-+19H₂O═8Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+14OH^-，
故答案為：4、6、19、8、3、14．

點評 本題考查了PH值測定、化學平衡常數的計算以及Ksp的有關計算、含鉻廢水、鉻渣處理等內容，側重于分析應用能力的考查，有利于培養學生良好的科學素養，提高學習的積極性，注意把握物質的性質，根據物質的性質和工業流程解答，題目難度中等．