Question

（2010?江蘇二模）隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生的廢水對(duì)水體的污染也日趨嚴(yán)重．通過控制溶液的pH對(duì)工業(yè)廢水中的金屬離子進(jìn)行分離是實(shí)際工作中經(jīng)常使用的方法．下表是常溫下金屬氫氧化物的K_sp（沉淀溶解平衡常數(shù)）和金屬離子在某濃度下開始沉淀所需的pH（表中濃度為相應(yīng)pH時(shí)溶液中有關(guān)金屬離子產(chǎn)生沉淀的最小濃度；當(dāng)溶液中金屬離子濃度小于10^-5 mol?L^-1時(shí)通常認(rèn)為該離子沉淀完全）．

金屬離子	Ksp	pH（10-1 mol?L-1）	pH（10-5 mol?L-1）
Fe3+	4.0×10-38	2.7	3.7
Cr3+	6.0×10-31	4.3	5.6
Cu2+	2.2×10-20	4.7	6.7
Ca2+	4.0×10-5	12.3	14.3

（1）某廠排出的廢水中含有Cu²⁺和Fe³⁺，測得其濃度均小于0.1mol?L^-1．為除去其中的Fe³⁺，回收銅，需控制的pH范圍是

3.7≤pH＜4.7

．
（2）為了處理含有Cr₂O₇^2-酸性溶液的工業(yè)廢水，采用如下方法：向廢水中加入適量NaCl，以Fe為電極進(jìn)行電解，經(jīng)過一段時(shí)間，有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀生成排出，從而使廢水中鉻含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)．
①Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)變?yōu)镃r³⁺的離子方程式為

Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

．
②pH對(duì)廢水中Cr₂O₇^2-去除率的影響如右圖．你認(rèn)為電解過程中溶液的pH取值在

5～6

范圍內(nèi)對(duì)降低廢水中的鉻含量最有利，請(qǐng)說明理由：

pH越小，Cr₂O₇^2-的去除率越大，但難形成Cr（OH）₃沉淀從廢水中分離；pH越大，Cr₂O₇^2-的去除率越小

．
[注：去除率（%）=[（c₀-c）/c_o]×100%，式中：c_o-理前廢水中Cr₂O₇^2-的濃度，c-處理后廢水中Cr₂O₇^2-的濃度]
（3）沉淀轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)中也有重要應(yīng)用．例如，用Na₂CO₃溶液可以將鍋爐水垢中的CaSO₄轉(zhuǎn)化為較疏松而易清除的CaCO₃，該沉淀轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)K=

3.25×10³

（寫數(shù)值）．[已知K_sp（CaSO₄）=9.1x10^-6，K_sp（CaCO₃）=2.8×10^-9]．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)題目信息要要完全除去其中的Fe³⁺，不沉淀Cu²⁺，則3.7≤pH＜4.7；
（2）①Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)變?yōu)镃r³⁺，亞鐵離子具有還原性，轉(zhuǎn)變?yōu)镕e³⁺，
②由圖可知：pH越小，Cr₂O₇^2-的去除率越大，但難形成Cr（OH）₃沉淀從廢水中分離；pH越大，Cr₂O₇^2-的去除率越小；
（3）CaSO₄和碳酸鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CaCO₃的離子方程式為：CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），其平衡常數(shù)K=

C(SO4 2-)

C(CO3 2-)

=

Ksp(CaSO4)

Ksp(CaCO3)

；

解答：解：（1）要完全除去其中的Fe³⁺，不沉淀Cu²⁺，則3.7≤pH＜4.7；故答案為：3.7≤pH＜4.7；
（2）①Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)變?yōu)镃r³⁺，亞鐵離子具有還原性，轉(zhuǎn)變?yōu)镕e³⁺，方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②pH越小，Cr₂O₇^2-的去除率越大，但難形成Cr（OH）₃沉淀從廢水中分離；pH越大，Cr₂O₇^2-的去除率越小，所以溶液的pH取值在5～6范圍內(nèi)對(duì)降低廢水中的鉻含量最有利，
故答案為：5～6；pH越小，Cr₂O₇^2-的去除率越大，但難形成Cr（OH）₃沉淀從廢水中分離；pH越大，Cr₂O₇^2-的去除率越小；
（3）平衡常數(shù)K=

C(SO4 2-)

C(CO3 2-)

=

Ksp(CaSO4)

Ksp(CaCO3)

=

9.1x10 -6

2.8×10 -9

=3.25×10³，故答案為：3.25×10³；

點(diǎn)評(píng)：本題考查溶液的除雜、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡常數(shù)的含義與計(jì)算，是一道綜合題，難度中等．