【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。

某工業(yè)廢水中主要含有Cr3+,同時還含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+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

11.1

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溶液調整溶液pH=8時,除去的離子是___填序號;已知鈉離子交換樹脂的原理:Mn++nNaRMRn+nNa+,此步操作被交換除去的雜質離子___填序號)。

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

3在還原過程中,每消耗172.8gCr2O72- 轉移4.8mole-,則還原過程中該反應離子方程式為____。(已知在氧化過程中Cr3+轉化為Cr2O72-

酸性條件下,鉻元素主要以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該廢水,陽極反應是Fe-2e-Fe2+,陰極反應式是2H++2e-H2

1電解時能否用Cu電極來代替Fe電極?______不能,理由是_____。

2電解時陽極附近溶液中轉化為Cr3+的離子方程式為___________________

3上述反應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化成沉淀的質量是_______g。

【答案】 A AB CD 3 S2O32-+4 Cr2O72-+13H2O=6SO42-+8CrOH3↓+2OH- 不能 陽極產(chǎn)生的Cu2+不能使Cr2O72-還原到低價態(tài) Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 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)結合而沉淀完全 84.8

【解析】I. 某工業(yè)廢水中主要含有Cr3+,同時還含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+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,加氫氧化鈉調節(jié)pH=8,則Fe3+、Al3+轉化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀,過濾,濾液中主要含有Cr2O72、Ca2+Mg2+等,通過鈉離子交換樹脂,除去Ca2+Mg2+,然后加Na2S2O3Cr2O72還原為Cr3+,再調節(jié)pH得到Cr(OH)(H2O)5SO4。

(1).加氧化劑的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,所以可以用Na2O2代替H2O2,故答案選A;

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

(3).每消耗172.8gCr2O72- 0.8molCr2O72轉移4.8mole1molCr2O72-轉移6mol電子所以生成Cr3+,S2O32被氧化為SO42,則反應的離子方程式為:3S2O32-+4Cr2O72-+13H2O=6SO42-+8CrOH3↓+2OH-故答案為:3 S2O32-+4 Cr2O72-+13H2O=6SO42-+8CrOH3↓+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,不能和重鉻酸根離子發(fā)生反應,故答案為:不能;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Cr3+,反應的實質是:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,故答案為:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;

(3).根據(jù)電解原理可知,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)結合而沉淀完全,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↓可知0.1molCr2O72-反應時,可生成0.2molCr(OH)3,0.6molFe(OH)3沉淀的總質量為:0.2mol×103g/mol+0.6mol×107g/mol=84.8g,故答案為:84.8。

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