Question

（2014•汕头二模）欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr2O72-转化为Cr（OH）3沉淀除去．三种金属离子生成沉

Answer 1

解题思路：（1）含Cr₂O₇^2-废水中加入明矾，铝离子水解生成具有吸附性的氢氧化铝，可除去水的悬浮物杂质，然后加入硫酸和亚硫酸钠，在酸性条件下发生 Cr₂O₇^2-+3 HSO₃^-+5H⁺=2 Cr³⁺+3 SO₄^2-+4 H₂O，充分反应后，加入氢氧化钠溶液可生成Cr（OH）₃沉淀，分离后可达到排放的目的；

（2）Fe²⁺离子与Cr₂O₇^2-离子发生氧化还原反应生成Fe³⁺离子和Cr³⁺离子；随着电解进行，溶液中c（H⁺） 逐渐减少，c（OH^-）浓度增大；

根据Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓进行计算．

（1）①K₂SO₄﹒Al₂（SO₄）₃﹒24H₂O为强电解质，在溶液中完全电离，生成Al³⁺和SO₄^2-、K⁺，Al³⁺能水解生成氢氧化铝胶体：Al³⁺+3H₂O=Al（OH）₃（胶体）+3H⁺或Al³⁺+3H₂O⇌Al（OH）₃+3H⁺，氢氧化铝胶体具有吸附性，能吸附水中的悬浮物，所以能作净水剂，

故答案为：Al³⁺+3H₂O⇌Al（OH）₃+3H⁺；

②反应中，Cr₂O₇^2-中铬元素化合价变化为：+6→+3，化合价降低了3价，Cr₂O₇^2-中含有两个铬原子，至少降低6价；

HSO₃^-中硫元素化合价变化为：+4→+6，化合价升高了（6-4）=2价，化合价变化的最小公倍数为6，所以Cr₂O₇^2-的化学计量数为1，亚硫酸氢根离子计量数为3，铬离子计量数为2，硫酸根离子计量数为3，再根据电荷守恒，氢离子计量数为5，最后根据质量守恒判断，未知物为水，计量数为4，配平后的方程式为：Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，

故答案为：1；3；5；2；3；4；

③向转化后的废水中加入NaOH溶液，NaOH会和H⁺发生反应H⁺+OH^-═H₂O，Cr³⁺与NaOH发生反应Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓，根据表中数据可知，Cr（OH）₃沉淀完全时，溶液的pH为8，所以测定溶液的pH，若pH≥8，则证明Cr³⁺沉淀完全，

故答案为：Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃↓；取沉淀后的上层清液测定其pH，若pH≥8，则沉淀完全；

（2）①亚铁离子与Cr₂O₇^2-发生氧化还原反应，Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，然后Cr³⁺生成Cr（OH）₃沉淀，重铬酸根具有强氧化性，能将生成的亚铁离子氧化为三价，反应的离子方程式为：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，

故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；

②随着电解进行，溶液中c（H⁺） 逐渐减少，打破了水的电离平衡，促进了水的电离，使溶液中OH^-浓度增大，溶液的碱性增强，生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀，金属阳离子在阴极区可沉淀完全，

故答案为：水中的H⁺在阴极区放电，H⁺浓度减小促使水的电离平衡H₂O⇌H⁺+OH^-向右移动，阴极区OH^-浓度增大与金属阳离子在阴极区结合而沉淀完全；

③根据Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓知0.01mol Cr₂O₇^2-，可生成0.02molCr（OH）₃，0.06molFe（OH）₃，共0.08mol，

故答案为：0.08．

点评：

本题考点： 物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用；氧化还原反应方程式的配平；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；电解原理．

考点点评： 本题考查了探究物质的组成、电解原理等知识，题目难度较大，试题综合性较强，涉及了电解原理、氧化还原反应配平、化学方程式的计算等问题，培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决问题的能力，有利于提高学生的实验设计能力和应试能力，提升学生的学科素养．