Question

1．已知Cr（OH）₃在堿性較強(qiáng)的溶液中將生成[Cr（OH）₄]^-，鉻的化合物有毒，由于+6價(jià)Cr的強(qiáng)氧化性，其毒性是+3價(jià)Cr毒性的100倍．因此，必須對含鉻的廢水進(jìn)行處理．目前研究和采用的處理方法主要有：
方法一、還原法：在酸性介質(zhì)中用FeSO₄、NaHSO₃等將+6價(jià)Cr還原成+3價(jià)Cr．具體流程如下：

有關(guān)離子完全沉淀的pH如下表．

	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cr（OH）3
Ksp	8.0×10-16	4.0×10-38	6.0×10-31
完全沉淀的pH	9.0	3.2	5.6

請回答下列問題：
（1）在②中調(diào)節(jié)pH的范圍至B為最好．（填序號(hào)）
A．3～4    B．6～8    C．10～11       D．12～14
（2）若在①使FeSO₄適當(dāng)過量、空氣適量，使Fe²⁺與Fe³⁺的比例恰當(dāng)時(shí)，可產(chǎn)生具有磁性、組成類似于Fe₃O₄•xH₂O的鐵氧體懸浮物，變廢為寶．則控制空氣適量的目的是使溶液中Fe²⁺與Fe³⁺的比例恰當(dāng)，使鐵氧體分離出來較簡便的方法是用磁鐵吸引．
方法二、電解法：將含+6價(jià)Cr的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽極，加入適量的氯化鈉進(jìn)行電解：陽極區(qū)生成的Fe²⁺和Cr₂O₇^2-發(fā)生反應(yīng)，生成的Fe³⁺和Cr^3十在陰極區(qū)與OH^一結(jié)合生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀除去．
（3）寫出此陰極反應(yīng)的電極方程式2H₂O+2e-═H₂↑+2OH^-．現(xiàn)用上法處理1×10⁴ L含鉻（+6價(jià)）78mg/L的廢水，電解時(shí)陽極物質(zhì)消耗的質(zhì)量至少為2.52kg．

Answer 1

分析 （1）Fe²⁺完全沉淀pH為9.0，Cr³⁺完全沉淀pH為5.6，要使溶液中Cr³⁺完全沉淀，且不引入雜質(zhì)，要調(diào)節(jié)溶液pH介于二者之間即可；
（2）空氣可以將部分Fe²⁺氧化成Fe³⁺，鐵氧體懸浮物具有磁性，據(jù)此判斷分離方法；
（3）將含+6價(jià)Cr的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽極，加入適量的氯化鈉進(jìn)行電解，陰極上水中的氫離子放電生成氫氣，陽極上鐵失去電子生成亞鐵離子，根據(jù)電子得失守恒可計(jì)算出鐵的質(zhì)量．

解答 解：（1）Fe²⁺完全沉淀pH為9.0，Cr³⁺完全沉淀pH為5.6，要使溶液中Cr³⁺完全沉淀，且不引入雜質(zhì)，要調(diào)節(jié)溶液pH介于二者之間即可，
故選B；
（2）空氣可以將部分Fe²⁺氧化成Fe³⁺，所以控制空氣適量的目的是使溶液中Fe²⁺與Fe³⁺的比例恰當(dāng)，鐵氧體懸浮物具有磁性，使鐵氧體分離出來較簡便的方法是用磁鐵吸引，
故答案為：使溶液中Fe²⁺與Fe³⁺的比例恰當(dāng)；用磁鐵吸引；
（3）將含+6價(jià)Cr的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽極，加入適量的氯化鈉進(jìn)行電解，陰極上水中的氫離子放電生成氫氣，陰極反應(yīng)的電極方程式為2H₂O+2e-═H₂↑+2OH^-，處理1×10⁴ L含鉻（+6價(jià)）78mg/L的廢水，Cr₂O₇^2-發(fā)生反應(yīng)，生成的Cr³⁺，電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為$\frac{1×1{0}^{4}×78×1{0}^{-3}}{52}×3$mol=45mol，根據(jù)電子得失守恒可知，消耗的亞鐵離子的物質(zhì)的量為45mol，所以根據(jù)鐵元素守恒，用去鐵的質(zhì)量為56×45g=2.52Kg，
故答案為：2H₂O+2e-═H₂↑+2OH^-；2.52．

點(diǎn)評 本題考查了流程分析和電極反應(yīng)式的書寫，難度不大，注意（3）運(yùn)用元素守恒和電子守恒是解題的關(guān)鍵．