Question

【題目】工業(yè)含鉻(Ⅵ)污水能污染水源，被人體吸收后易積累而導(dǎo)致器官癌變，必須經(jīng)無(wú)害化處理后才能排放。青島某污水處理廠(chǎng)的工藝流程如圖：

回答下列問(wèn)題：

（1）CrO42-氧化性較弱，酸性條件下轉(zhuǎn)化為具有較強(qiáng)氧化性的Cr2O72-的離子方程式為__。

（2）已知N2H4與Cr2O72-反應(yīng)生成無(wú)毒氣體。若要處理Cr2O72-濃度為0.01mol·L-1的廢水1m3，至少需要加入N2H4__kg。

（3）含有SO32-的廢水可以代替N2H4處理酸性含鉻(Ⅵ)廢水，用離子方程式表示其反應(yīng)原理__。

（4）Cr(OH)3的化學(xué)性質(zhì)與Al(OH)3相似。上述流程中“②加入廢堿調(diào)pH”時(shí)要控制溶液的pH不能過(guò)高，原因是__。

（5）含鉻(Ⅵ)污水也可用電解法處理。用鐵和石墨作電極電解污水，Cr2O72-在陽(yáng)極區(qū)轉(zhuǎn)化為Cr3+，隨著電解的進(jìn)行，溶液pH逐漸增大，Cr3+轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3沉淀除去。

①該電解裝置中用___作陽(yáng)極，陽(yáng)極區(qū)除生成Cr(OH)3外還有_沉淀（寫(xiě)化學(xué)式）。

②陰極電極反應(yīng)式為__。

Answer 1

【答案】2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 0.48 Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O 過(guò)量的堿能夠使Cr(OH)3沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘?/span>[Cr(OH)4]-{或Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]-} 鐵(Fe) Fe(OH)3 2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-=2OH-+H2↑）

【解析】

含CrO42-的工業(yè)廢水加入廢酸調(diào)pH至2～3，發(fā)生2CrO42-(黃色)+2H+===Cr2O72-(橙色)+H2O，得到含Cr2O72-的廢水，加入N2H4處理酸性廢水，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cr3+，加入廢堿調(diào)節(jié)pH，可生成Cr(OH)3沉淀，以此解答該題。

(1)CrO42-氧化性較弱，酸性條件下轉(zhuǎn)化為具有較強(qiáng)氧化性的Cr2O72-的離子方程式為2CrO42-+2H+===Cr2O72-+H2O；
(2)N2H4與Cr2O72-反應(yīng)生成無(wú)毒氣體，應(yīng)生成氮?dú)�，反�?yīng)中N元素化合價(jià)由-2價(jià)升高到0價(jià)，Cr元素化合價(jià)由+6價(jià)降低到+3價(jià)，若要處理Cr2O72-濃度為0.01molL-1的廢水1m3，根據(jù)電子守恒可知n(Cr2O72-)=0.01mol/L×1000L=10mol，則得到60mol電子，可知需要N2H4的物質(zhì)的量為=15mol，質(zhì)量為15mol×32g/mol=480g=0.48kg；
(3)含有SO32-的廢水可以代替N2H4處理酸性含鉻(Ⅵ)廢水，Cr2O72-將二氧化硫氧化為硫酸根，根據(jù)電子守恒和元素守恒可知反應(yīng)的離子方程式為：Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O；
(4)Cr(OH)3的化學(xué)性質(zhì)與Al(OH)3相似，如果氫氧化鈉過(guò)量Cr(OH)3會(huì)溶解，發(fā)生離子方程式為Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]-；
(5)①電解時(shí)，Fe為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2+，與Cr2O72-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe3+，陽(yáng)極區(qū)除生成Cr(OH)3外還有Fe(OH)3；
②陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，電極方程式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，