Question

【題目】工業(yè)含鉻(Cr)廢水的處理原理是將Cr2O72－轉(zhuǎn)化為Cr3＋，再將Cr3＋轉(zhuǎn)化為沉淀．廢水pH與Cr2O72－轉(zhuǎn)化為Cr3＋的關(guān)系如圖1，實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)電解法處理含鉻廢水的裝置如圖2：

有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cr(OH)3
開始沉淀的pH	1.9	7.5	4.3
完全沉淀的pH	3.4	9.7	7.6

請(qǐng)根據(jù)以上知識(shí)回答下列問題：

(1)含鉻廢水預(yù)處理的方法是 。

(2)電解過程中陽極質(zhì)量減小，陰極有氣體產(chǎn)生，寫出兩極的電極反應(yīng)式：

陽極 ，陰極 。

(3)寫出Cr2O72－轉(zhuǎn)化為Cr3＋的離子方程式： 。

(4)每處理1molCr2O72－，外電路中轉(zhuǎn)移 mol電子。

(5)電解過程中解液的pH (填增大、減小或不變)

(6)處理過程中，當(dāng)廢水顏色不再發(fā)生明顯變化時(shí)，切斷電源，取出電極。此時(shí)，溶液中的陽離子有Fe2＋、Fe3＋、Cr3＋，若想用調(diào)節(jié)pH的方法得到純凈的Cr(OH)3沉淀，應(yīng)先向溶液中加入適量的 ，再調(diào)節(jié)pH= ，過濾后繼續(xù)調(diào)節(jié)pH= 8。

Answer 1

【答案】(1)調(diào)節(jié)pH值至1左右

(2)陽極：Fe-2e－=Fe2＋ 陰極：2H＋+2e－H2↑

(3)Cr2O72－+6Fe2＋+14H＋ 2Cr3＋+6Fe3＋+7H2O

(4)12 (5)增大 (6)H2O2 pH=4(其它合理答案亦可)

【解析】

試題分析：(1)根據(jù)廢水pH與Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+的關(guān)系圖1可知：當(dāng)pH為1時(shí)，Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+的轉(zhuǎn)化率接近100%，

(2)陽極材料為Fe發(fā)生氧化，電極反應(yīng)式為Fe-2e－=Fe2＋ ；陰極，根據(jù)放電順序陰極上是電解質(zhì)中氫離子得電子的反應(yīng)，即2H++2e=H2↑；

(3)在電解池中，陽極是活潑金屬鐵電極時(shí)，則電極本身失去電子，即Fe-2e-=Fe2+，重鉻酸根具有強(qiáng)氧化性，能將生成的亞鐵離子氧化為三價(jià)，即6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；

(4)由6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O可知，每處理1molCr2O72－，需要6molFe2+，外電路中轉(zhuǎn)移12mol電子。

(5)電解過程中陰極H+放電，發(fā)生還原反應(yīng)，除Cr時(shí)也要消耗H+，則電解液的pH增大；

(6)根據(jù)Fe2＋、Fe3＋、Cr3＋完全沉淀時(shí)的溶液pH可知，在沉淀Cr3＋時(shí)需要先將Fe2＋氧化為Fe3＋，為不引入新的雜質(zhì)，同時(shí)考慮環(huán)境的污染，可選擇使用H2O2氧化Fe2＋，先調(diào)節(jié)溶液pH=(3.4~4.3)使Fe3+完全沉淀，而Cr3+不沉淀，過濾后繼續(xù)調(diào)節(jié)pH= 8，促進(jìn)Cr3+完全沉淀。