Question

【題目】某鉻鹽廠凈化含Cr(Ⅵ)廢水并提取Cr2O3的一種工藝流程如圖所示。

已知：Ksp[Cr(OH)3]＝6.3×10－31

Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39

Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10－17

（1）步驟Ⅰ中，發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2CrO42-Cr2O72-＋H2O，B中含鉻元素的離子有___(填離子符號(hào))。

（2）當(dāng)清液中Cr3＋的濃度≤1.5mg·L－1時(shí)，可認(rèn)為已達(dá)鉻的排放標(biāo)準(zhǔn)。若測(cè)得清液的pH＝5，則清液尚不符合鉻的排放標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)榇藭r(shí)Cr3＋的濃度＝__mg·L－1。

（3）步驟Ⅱ還可用其他物質(zhì)代替NaHSO3作還原劑。

①若用FeSO4·7H2O作還原劑，步驟Ⅲ中參加反應(yīng)的陽離子一定有__(填離子符號(hào))。

②若用鐵屑作還原劑，當(dāng)鐵的投放量相同時(shí)，經(jīng)計(jì)算，C溶液的pH與c(Cr2O72-)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：

pH	3	4	5	6
c(Cr2O72-)/mol·L－1	7.02×10－21	7.02×10－7	1.25×10－3	2.21×10－34

有人認(rèn)為pH＝6時(shí)，c(Cr2O72-)變小的原因是Cr2O72-基本上都已轉(zhuǎn)化為Cr3＋。這種說法是否正確，為什么？___。

③用鐵屑作還原劑時(shí)，為使所得產(chǎn)品中含鐵元素雜質(zhì)的含量盡可能低，需要控制的條件有___。

Answer 1

【答案】CrO42-、Cr2O72- 32.76 Cr3＋、Fe3＋、H＋ 不正確，c(H＋)減小，化學(xué)平衡2H＋＋2CrO42-Cr2O72-＋H2O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，溶液中Cr(Ⅵ)主要以CrO42-形式存在 鐵屑過量；將溶液的pH控制在使Cr3＋完全沉淀而Fe2＋不沉淀的范圍內(nèi)

【解析】

根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征進(jìn)行分析，根據(jù)溶度積的表達(dá)式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算和判斷。

(1)步驟Ⅰ中，發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2CrO42-Cr2O72-＋H2O，因此，B中含鉻元素的離子有CrO42-、Cr2O72-。

(2)清液的pH＝5，則c(OH－)＝10－9 mol·L－1，c(Cr3＋)＝ mol·L－1＝6.3×10－4 mol·L－1，則質(zhì)量濃度為6.3×10－4 mol·L－1×52×103 mg·mol－1＝32.76 mg·L－1＞1.5mg·L－1，因此，清液尚不符合鉻的排放標(biāo)準(zhǔn)。

(3)①若用FeSO4·7H2O作還原劑，則亞鐵離子將被氧化為鐵離子，故C中的陽離子有Fe2＋、Fe3＋、Cr3＋、H＋，由于Ksp[Fe(OH)2]較大，步驟Ⅲ中參加反應(yīng)的陽離子一定有Fe3＋、Cr3＋、H＋。

②這種說法不正確，因?yàn)?/span>c(H＋)減小，化學(xué)平衡2H＋＋2CrO42-Cr2O72-＋H2O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，溶液中Cr(Ⅵ)主要以CrO42-形式存在。

③用鐵屑作還原劑時(shí)，為使所得產(chǎn)品中含鐵元素雜質(zhì)的含量盡可能低，根據(jù)Ksp[Cr(OH)3]＝6.3×10－31、Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10－17可知，需要控制的條件有：鐵屑過量，并且將溶液的pH控制在使Cr3＋完全沉淀而Fe2＋不沉淀的范圍內(nèi)。