Question

【題目】電鍍行業產生的酸性含鉻廢水對環境有污染，其中所含的Cr(VI)是主要污染物，可采用多種方法處理將其除去。

查閱資料可知：

①在酸性環境下，Cr（VI）通常以Cr2O72-的形式存在，Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+

②Cr2O72-的氧化能力強于CrO42-

③常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表：

陽離子	Fe3+	Fe2+	Cr3+
開始沉淀的pH	1.9	7.0	4.3
沉淀完全的pH	3.2	9.0	5.6

I．腐蝕電池法

（1）向酸性含鉻廢水中投放廢鐵屑和焦炭，利用原電池原理還原Cr(VI)。下列關于焦炭的說法正確的是________（填字母序號）。

a. 作原電池的正極 b. 在反應中作還原劑 c. 表面可能有氣泡產生

II．電解還原法

向酸性含鉻廢水中加入適量NaCl固體，以Fe為電極電解，經過一段時間，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，從而使廢水中鉻含量低于排放標準。裝置如右圖所示。

（2）A極連接電源的________極，A極上的電極反應式是________。

（3）電解開始時，B極上主要發生的電極反應為2H++2e-=H2↑，此外還有少量Cr2O72-在B極上直接放電，該反應的電極反應式為________。

（4）電解過程中，溶液的pH不同時，通電時間（t）與溶液中Cr元素去除率的關系如右圖所示。

①由圖知，電解還原法應采取的最佳pH范圍為________。

a. 2 ~ 4 b. 4 ~ 6 c. 6 ~ 10

②解釋曲線I和曲線IV去除率低的原因：________。

Answer 1

【答案】 ac 正 Fe – 2e- Fe2+ Cr2O72- + 6e- + 14H+ 2Cr3+ + 7 H2O b 曲線I的pH較小，此時Cr(IV)被還原生成的Cr3+難以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3+存在于溶液中，導致去除率較低；曲線IV的pH較大，鉻元素主要以CrO42-存在，其氧化能力弱于Cr2O72-，Cr(IV)難以被還原繼而生成沉淀，導致去除率較低

【解析】I.(1). 向酸性含鉻廢水中投放廢鐵屑和焦炭，利用原電池原理還原Cr(VI)，Fe在反應中失電子作負極，則焦炭為正極，正極材料被保護，Cr2O72-在正極得到電子生成Cr3+，當Cr2O72-完全反應后，溶液中的H+也可能在正極得到電子生成H2，故答案為：ac；

II. (2). 向酸性含鉻廢水中加入適量NaCl固體，以Fe為電極電解，經過一段時間，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，因Fe為電極進行電解時，陽極是活性電極，則Fe失電子，由裝置圖可知，A為陽極，則A連接電源的正極，在A極上發生的反應為：Fe – 2e- = Fe2+，故答案為：正；Fe – 2e- = Fe2+；

(3). 根據題目信息可知，Cr2O72-在B極上得電子生成Cr3+，該反應的電極反應式為Cr2O72- + 6e- + 14H+ = 2Cr3+ + 7 H2O，故答案為：Cr2O72- + 6e- + 14H+ = 2Cr3+ + 7 H2O；

(4). ①. 據圖可知，當溶液的pH處于4~ 6時，Cr元素去除率較高，故答案為：b；

②. 根據題中所給陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH可知，曲線I的pH較小，此時Cr(IV)被還原生成的Cr3+難以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3+存在于溶液中，導致去除率較低，曲線IV的pH較大，鉻元素主要以CrO42-存在，其氧化能力弱于Cr2O72-，Cr(IV)難以被還原而生成沉淀，導致去除率較低，故答案為：曲線I的pH較小，此時Cr(IV)被還原生成的Cr3+難以生成Cr(OH)3沉淀，仍以Cr3+存在于溶液中，導致去除率較低；曲線IV的pH較大，鉻元素主要以CrO42-存在，其氧化能力弱于Cr2O72-，Cr(IV)難以被還原繼而生成沉淀，導致去除率較低。