Question

9．含鉻污水處理是污染治理的重要課題．
污水中鉻元素以Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-形式存在，常見除鉻基本步驟是：

（1）加酸可以使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
若常溫下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-濃度為0.1 mol•L^-1，Cr₂O₇^2-濃度是CrO₄^2-濃度的10倍，該化學平衡常數(shù)K=1.0×10⁵．
（2）六價鉻的毒性大約是三價鉻的100倍，二氧化硫還原法是在酸性溶液中通SO₂將Cr₂O₇^2-還原，反應的離子方程式為3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O．而后再加堿將Cr³⁺沉淀，已知常溫下K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，要使c（Cr³⁺）降低到10^-5mol•L^-1，溶液的pH應升高到5．
（3）電解還原法是利用電解產(chǎn)生的Fe²⁺將Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺．電解裝置所用的電極材料是碳棒和鐵片，其中鐵片連接直流電源的正極．
（4）Cr（OH）₃為綠色粘性沉淀，類似于Al（OH）₃既溶于酸又能溶于強堿溶液．Cr（OH）₃溶于稀硫酸的化學方程式為2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）×{c}^{2}（{H}^{+}）}$進行計算；
（2）二氧化硫具有還原性，在酸性溶液中通SO₂將Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺，自身被氧化為SO₄^2-；根據(jù)K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32計算c（OH^-），從而計算pH；
（3）利用電解產(chǎn)生的Fe²⁺將Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺，則Fe為陽極生成Fe²⁺；
（4）Cr（OH）₃與Al（OH）₃性質(zhì)類似，Cr（OH）₃與稀硫酸反應生成硫酸鉻和水．

解答 解：：（1）若常溫下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-濃度為0.1mol•L^-1，Cr₂O₇^2-濃度是CrO₄^2-濃度的10倍即CrO₄^2-濃度為0.01mol•L^-1，化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）×{c}^{2}（{H}^{+}）}$=$\frac{0.1}{0.0{1}^{2}×0．{1}^{2}}$=1.0×10⁵，
故答案為：1.0×10⁵；
（2）二氧化硫具有還原性，在酸性溶液中通SO₂將Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺，自身被氧化為SO₄^2-，反應離子方程式為：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O，
K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32，則c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9mol•L^-1，則溶液中c（H⁺）=10^-5mol•L^-1，溶液pH=-lg10^-5=5，
故答案為：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；5；
（3）利用電解產(chǎn)生的Fe²⁺將Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺，則Fe為陽極生成Fe²⁺，F(xiàn)e連接直流電源的正極，
故答案為：正；
（4）Cr（OH）₃與Al（OH）₃性質(zhì)類似，Cr（OH）₃與稀硫酸反應生成硫酸鉻和水，反應方程式為：2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O，
故答案為：2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O．

點評 本題考查平衡常數(shù)計算、溶度積有關(guān)計算、電解原理、氧化還原反應、元素化合物性質(zhì)等，側(cè)重考查學生對基礎(chǔ)知識的遷移應用能力．