Question

環(huán)境中常見的重金屬污染物有：汞.鉛.錳.鉻.鎘。處理工業(yè)廢水中含有的和，常用的方法有兩種。
方法1　還原沉淀法該法的工藝流程為
。
其中第①步存在平衡2(黃色)＋2H^＋(橙色)＋H₂O。
(1)寫出第①步反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式_________________________________。
(2)關(guān)于第①步反應(yīng)，下列說法正確的是________。
A．通過測(cè)定溶液的pH可以判斷反應(yīng)是否已達(dá)平衡狀態(tài)
B．該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)
C．強(qiáng)酸性環(huán)境，溶液的顏色為橙色
(3)第②步中，還原0.1 mol ，需要________mol的FeSO₄·7H₂O。
(4)第③步除生成Cr(OH)₃外，還可能生成的沉淀為________。在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)₃(s)  Cr^3＋(aq)＋3OH^－(aq)，常溫下，Cr(OH)₃的溶度積K_sp＝10^－32，當(dāng)c(Cr^3＋)降至10^－5 mol·L^－1時(shí)，認(rèn)為c(Cr^3＋)已經(jīng)完全沉淀，現(xiàn)將第③步溶液的pH調(diào)至4，請(qǐng)通過計(jì)算說明Cr^3＋是否沉淀完全(請(qǐng)寫出計(jì)算過程)：______________________________________________。
方法2　電解法
(5)實(shí)驗(yàn)室利用如圖裝置模擬電解法處理含的廢水，電解時(shí)陽極反應(yīng)式為________，陰極反應(yīng)式為________，得到的金屬陽離子在陰極區(qū)可沉淀完全，從水的電離平衡角度解釋其原因是________________________。

Answer 1

(1)(2)AC　(3)0.6
(4)Fe(OH)₃　當(dāng)pH調(diào)至4時(shí)，c(OH^－)＝10^－10 mol·L^－1，c(Cr^3＋)＝10^－32/c³(OH^－)＝10^－2 mol·L^－1＞10^－5 mol·L^－1，因此Cr^3＋沒有沉淀完全
(5)Fe－2e^－=Fe^2＋　2H^＋＋2e^－=H₂↑　陽極生成的金屬陽離子向陰極移動(dòng)，陰極反應(yīng)消耗了H^＋，打破了水的電離平衡，促進(jìn)了水的電離，使溶液中OH^－的濃度增大，溶液逐漸呈堿性

(1)稀溶液中H₂O的濃度可視為常數(shù)，故第①步反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝c()/[c²()·c²(H^＋)]。(2)由反應(yīng)①可知，平衡發(fā)生移動(dòng)，溶液的pH發(fā)生變化，故pH不變時(shí)說明反應(yīng)達(dá)到平衡，A項(xiàng)正確；和中Cr均為＋6價(jià)，該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在酸性環(huán)境中，溶液中c()較大，溶液呈橙色，C項(xiàng)正確。(3)在第②步反應(yīng)中被還原為Cr^3＋，0.1 mol 被還原時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1 mol×2×(6－3)＝0.6 mol，而還原劑Fe^2＋被氧化為Fe^3＋，故需要消耗0.6 mol FeSO₄·7H₂O。(4)在第②步反應(yīng)中Fe^2＋被氧化為Fe^3＋，故第③步還有Fe(OH)₃生成。(5)電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e作陽極，則Fe電極本身被氧化，故陽極反應(yīng)式為Fe－2e^－=Fe^2＋；陰極則是電解質(zhì)溶液中的H^＋得電子，發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，故陰極反應(yīng)式為2H^＋＋2e^－=H₂↑；陽極生成的金屬陽離子移向陰極，而陰極反應(yīng)消耗了H^＋，打破了水的電離平衡，促進(jìn)了水的電離，使溶液中的OH^－濃度增大，溶液逐漸呈堿性，從而使金屬陽離子在陰極區(qū)形成沉淀。