Question

【題目】重金屬元素鉻的毒性較大，含鉻廢水需經(jīng)處理達標后才能排放。

Ⅰ.某工業(yè)廢水中主要含有Cr3+，同時還含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，且酸性較強。為回收利用，通常采用如下流程處理：

注：部分陽離子常溫下以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH見下表

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2	Al(OH)3	Cr(OH)3
pH	3.7	9.6	ll.l	8	9(>9溶解)

(1)氧化過程中可代替H2O2加入的試劑是________(填序號)。

A.Na2O2 B.HNO3 C.FeCl3 D.KMnO4

(2)加入NaOH溶液調(diào)整溶液pH＝8時，除去的離子是________；已知鈉離子交換樹脂的原理：Mn+＋nNaR→MRn＋nNa+，此步操作被交換除去的雜質(zhì)離子是__________。

A.Fe3+ B.Al3+ C.Ca2+ D.Mg2+

(3)還原過程中，每消耗172.8g Cr2O72-轉(zhuǎn)移4.8 mol e-，該反應(yīng)離子方程式為________________。

Ⅱ.酸性條件下，六價鉻主要以Cr2O72-形式存在，工業(yè)上常用電解法處理含Cr2O72-的廢水。實驗室利用如圖裝置模擬處理含Cr2O72-的廢水，陽極反應(yīng)是Fe-2e-==Fe2+，陰極反應(yīng)式是2H++2e-==H2↑。

(1)電解時能否用Cu電極來代替陽極上的Fe電極？________(填“能”或“不能”)，理由是______________。

(2)電解時陽極附近溶液中Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+的離子方程式為______________。

(3)上述反應(yīng)得到的金屬陽離子在陰極區(qū)可沉淀完全，從其對水的電離平衡影響角度解釋其原因_________________。

(4)若溶液中初始含有0.1mol Cr2O72-，則生成的陽離子全部轉(zhuǎn)化化成沉淀的質(zhì)量是________g。

Answer 1

【答案】Ⅰ⑴ A

⑵AB CD

⑶3S2O32-+4Cr2O72-+13H2O==6SO42-+8Cr (OH)3↓+2OH-

Ⅱ ⑴不能 因陽極產(chǎn)生的Cu2+不能使Cr2O72-還原到低價態(tài)

⑵Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O

⑶水中的H+在陰極區(qū)放電，H+濃度減小促使水的電離平衡H2O=H++OH-向右移動，陰極區(qū)OH-濃度增大與金屬陽離子在陰極區(qū)結(jié)合而沉淀完全

⑷84.8

【解析】I．某工業(yè)廢水中主要含有Cr3+，同時還含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，加雙氧水把亞鐵離子氧化為鐵離子，同時Cr3+被氧化為Cr2O72-，加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=8，則Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，過濾，濾液中主要含有Cr2O72-、Ca2+和Mg2+等，通過鈉離子交換樹脂，除去Ca2+和Mg2+，然后加Na2S2O3把Cr2O72-還原為8Cr3+，再調(diào)節(jié)pH得到Cr(OH)(H2O)5SO4。

(1)加氧化劑主要目的是把亞鐵離子氧化為鐵離子，同時不能引入新的雜質(zhì)，所以可以用Na2O2代替H2O2，故答案為：A；

(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，pH=8時，F(xiàn)e3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，則Fe3+、Al3+被除去；通過鈉離子交換樹脂，除去Ca2+和Mg2+；故答案為：AB；CD；

(3)每消耗0.8mol Cr2O72-轉(zhuǎn)移4.8mol e-，則1molCr2O72-轉(zhuǎn)移6mol電子，所以生成Cr3+，S2O32-被氧化為SO42-，則反應(yīng)的離子方程式為：3S2O32-+4Cr2O72-+13H2O==6SO42-+8Cr (OH)3↓+2OH-；故答案為：3S2O32-+4Cr2O72-+13H2O==6SO42-+8Cr (OH)3↓+2OH-；

II．(1)若用Cu電極來代替Fe電極，在陽極上銅失去電子得到的陽離子是銅離子，該離子不具有還原性，不能和重鉻酸根之間發(fā)生反應(yīng)，故答案為：不能；因陽極產(chǎn)生的Cu2+不能使Cr2O72-還原到低價態(tài)；

(2)Cr2O72-具有強氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為2Cr3+，反應(yīng)的實質(zhì)是：6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O，故答案為：6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O；

(3) 隨著電解進行，溶液中c(H+) 逐漸減少，打破了水的電離平衡，促進了水的電離，使溶液中OH-濃度增大，溶液的堿性增強，生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，金屬陽離子在陰極區(qū)可沉淀完全，故答案為：水中的H+在陰極區(qū)放電，H+濃度減小促使水的電離平衡H2OH++OH-向右移動，陰極區(qū)OH-濃度增大與金屬陽離子在陰極區(qū)結(jié)合而沉淀完全；

(4)根據(jù)Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，Cr3++3OH-═Cr(OH)3↓、Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓知0.1mol Cr2O72-，可生成0.2molCr(OH)3，0.6molFe(OH)3，質(zhì)量為0.6mol×107g/mol+0.2mol×103g/mol =84.8g，故答案為：84.8。