Question

【題目】欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3沉淀除去。幾種金屬離子生成沉淀的pH如下表。

陽離子	Fe3+	Fe2+	Al3+	Cr3+
開始沉淀時的pH	1.9	7.0	——	——
沉淀完全時的pH	3.2	9.0	9（＞9溶解）	8

（1）某含鉻廢水處理的主要流程如下圖所示：

①初沉池中加入明礬作沉降劑，其作用的原理是（用離子方程式表示）______________________________。

②請補充并配平以下反應(yīng)池中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式：____+____+____===____Cr3++____+____H2O。

③根據(jù)“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此過程中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式是：H++OH-===H2O和_______________________________。證明Cr3+沉淀完全的方法是_____________________________________________________________。

（2）工業(yè)可用電解法來處理含的廢水。實驗室利用如圖模擬處理含的廢水，陽極反應(yīng)是Fe-2e-===Fe2+，陰極反應(yīng)式是2H++2e-===H2↑。

①Fe2+與酸性溶液中的反應(yīng)的離子方程式是______________________________。

② 若溶液中含有0.01 mol ，則陽離子全部生成的沉淀的物質(zhì)的量是______mol。

Answer 1

【答案】 Al3++3H2OAl（OH）3（膠體）+3H+ 1Cr2O72－+3HSO3－+5H＋=2Cr3＋+3SO42－+4H2O Cr3＋＋3OH－=Cr(OH)3↓ 取沉淀后的上層清液，測定其pH值，若pH≥8，則沉淀完全 Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 0.08

【解析】（1）①明礬溶于水電離出的Al3+水解生成Al（OH）3膠體，Al（OH）3膠體吸附水中的懸浮物，明礬用作沉降劑。

②用化合價升降法配平。

③根據(jù)流程圖，加入NaOH將Cr3+轉(zhuǎn)化成Cr（OH）3沉淀。根據(jù)題給金屬陽離子完全沉淀的pH，證明Cr3+完全沉淀只要證明溶液的pH8即可。

（2）①Fe2+被Cr2O72-氧化成Fe3+，Cr2O72-被還原為Cr3+，用化合價升降法配平書寫離子方程式。

②根據(jù)離子方程式和原子守恒計算。

（1）①明礬溶于水電離出的Al3+水解生成Al（OH）3膠體，Al（OH）3膠體吸附水中的懸浮物，明礬用作沉降劑。Al3+水解的離子方程式為Al3++3H2OAl（OH）3（膠體）+3H+。

②Cr元素的化合價由+6價降至+3價，1molCr2O72-得到6mol電子生成2molCr3+；S元素的化合價由+4價升至+6價，1molHSO3-失去2mol電子生成1molSO42-；根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，結(jié)合酸性條件，反應(yīng)池中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為1Cr2O72-+3HSO3-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O。

③根據(jù)流程圖，加入NaOH將Cr3+轉(zhuǎn)化成Cr（OH）3沉淀，加入NaOH溶液發(fā)生的主要離子反應(yīng)是H++OH-=H2O和Cr3++3OH-=Cr（OH）3↓。根據(jù)題給金屬陽離子完全沉淀的pH，Cr3+完全沉淀時的pH=8，證明Cr3+完全沉淀只要證明溶液的pH8即可，證明Cr3+沉淀完全的方法是：取沉淀后的上層清液，測定其pH值，若pH8，則Cr3+沉淀完全。

（2）① Fe2+被Cr2O72-氧化成Fe3+，Cr2O72-被還原為Cr3+，1molFe2+失去1mol電子生成1molFe3+，1mol Cr2O72-得到6mol電子生成2molCr3+，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，Fe2+與酸性溶液中的Cr2O72-反應(yīng)的離子方程式為6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。

②根據(jù)離子方程式6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，0.01molCr2O72-完全反應(yīng)生成0.06molFe3+和0.02molCr3+，根據(jù)Fe和Cr守恒，陽離子全部沉淀生成0.06molFe（OH）3沉淀和0.02molCr（OH）3沉淀，生成的沉淀的物質(zhì)的量是0.08mol。