Question

（2013?泰安三模）鐵是地殼中含量第二的金屬元素，其單質(zhì)、合金化合物在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用廣泛．
（一）工業(yè)廢水中有一定量的Cr2

O

2- 7

和Cr

O

2- 4

，它們會(huì)對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的危害，必須進(jìn)行處理．常用的處理方法是電解法，該法用Fe作電極電解含Cr2

O

2- 7

的酸性廢水，隨著電解的進(jìn)行，陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr（OH）₃沉淀．
（1）用Fe作電極的目的是

提供還原劑Fe²⁺

．
（2）陰極附近溶液pH升高的原因是

2H⁺-2e^-═H₂↑

（用電極反應(yīng)式解釋）；溶液中同時(shí)生成的沉淀還有

Fe（OH）₃

．
（二）氮化鐵磁粉是一種磁記錄材料，利用氨氣在400℃以上分解得到的氮原子滲透到高純鐵粉中可制備氮化鐵．制備高純鐵涉及的主要生產(chǎn)流程如圖所示：

已知：①某赤鐵礦石含60.0%Fe₂O₃、3.6%FeO，還含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等．
②部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
pH	5.2	3.2	9.7	6.7

（3）步驟②中加雙氧水的目的是

將Fe²⁺氧化為Fe³⁺

，pH控制在3.4的作用是

鐵離子完全轉(zhuǎn)化為沉淀，而其他離子不沉淀

；已知25℃時(shí)，Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20，該溫度下反應(yīng)：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺的平衡常數(shù)K=

5.0×10^-9

．
（4）如何判斷步驟③中沉淀是否洗滌干凈？

取少量最后一次的洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成，則表明沉淀沒(méi)有洗凈，若無(wú)沉淀生成，則表明已洗凈

．

Answer 1

分析：（一）用Fe作電極電解含Cr2

O

2- 7

的酸性廢水，隨著電解的進(jìn)行，陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr（OH）₃沉淀．
（1）Fe在陽(yáng)極上失去電子生成亞鐵離子，具有還原性；
（2）陰極發(fā)生氫離子放電生成氫氣，同時(shí)生成氫氧根離子，與金屬陽(yáng)離子結(jié)合生成不溶性堿；
（二）（3）步驟②中利用雙氧水的氧化性，pH控制在3.4可使鐵離子完全轉(zhuǎn)化為沉淀，25℃時(shí)，c（Cu²⁺）×c（OH^-）²=2.0×10^-20，Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺的平衡常數(shù)K=

c(H+)2

c(Cu2+)

=

(KW)2

Ksp

；
（4）沉淀是否洗滌干凈，取最后一次的濾液證明不含硫酸根離子即可．

解答：解：（一）用Fe作電極電解含Cr2

O

2- 7

的酸性廢水，隨著電解的進(jìn)行，陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr（OH）₃沉淀．
（1）Fe在陽(yáng)極上失去電子生成亞鐵離子，具有還原性，則Fe作電極的目的是提供還原劑Fe²⁺，故答案為：提供還原劑Fe²⁺；
（2）陰極發(fā)生氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)為2H⁺-2e^-═H₂↑，同時(shí)生成的氫氧根離子與金屬陽(yáng)離子結(jié)合生成不溶性堿，則生成Cr（OH）₃、Fe（OH）₃，
故答案為：2H⁺-2e^-═H₂↑；Fe（OH）₃；
（二）（3）步驟②中利用雙氧水的氧化性將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，由表格中的數(shù)據(jù)可知pH控制在3.4可使鐵離子完全轉(zhuǎn)化為沉淀，而其他離子不沉淀；25℃時(shí)，c（Cu²⁺）×c（OH^-）²=2.0×10^-20，Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺的平衡常數(shù)K=

c(H+)2

c(Cu2+)

=

(KW)2

Ksp

=

(1×10-14)2

2.0×10-20

=5.0×10^-9，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；鐵離子完全轉(zhuǎn)化為沉淀，而其他離子不沉淀；5.0×10^-9；
（4）沉淀是否洗滌干凈，取最后一次的濾液證明不含硫酸根離子即可，則判斷步驟③中沉淀是否洗滌干凈的操作為取少量最后一次的洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成，則表明沉淀沒(méi)有洗凈，若無(wú)沉淀生成，則表明已洗凈，故答案為：取少量最后一次的洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成，則表明沉淀沒(méi)有洗凈，若無(wú)沉淀生成，則表明已洗凈．

點(diǎn)評(píng)：本題以實(shí)驗(yàn)形式考查電解原理及難溶電解質(zhì)的溶解平衡和沉淀轉(zhuǎn)化，注意信息與所學(xué)知識(shí)的結(jié)合來(lái)解答，并注意氧化還原反應(yīng)及表格數(shù)據(jù)的應(yīng)用，題目難度中等．