Question

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

回答下列問題：

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

（2）已知N2H4與Cr2O72-反應生成無毒氣體。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原理__。

（4）Cr(OH)3的化學性質與Al(OH)3相似。上述流程中“②加入廢堿調pH”時要控制溶液的pH不能過高，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-在陽極區轉化為Cr3+，隨著電解的進行，溶液pH逐漸增大，Cr3+轉化為Cr(OH)3沉淀除去。

①該電解裝置中用___作陽極，陽極區除生成Cr(OH)3外還有_沉淀（寫化學式）。

②陰極電極反應式為__。

Answer 1

【答案】2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 0.48 Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O 過量的堿能夠使Cr(OH)3沉淀轉變為可溶性的[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-的工業廢水加入廢酸調pH至2～3，發生2CrO42-(黃色)+2H+===Cr2O72-(橙色)+H2O，得到含Cr2O72-的廢水，加入N2H4處理酸性廢水，發生氧化還原反應生成Cr3+，加入廢堿調節pH，可生成Cr(OH)3沉淀，以此解答該題。

(1)CrO42-氧化性較弱，酸性條件下轉化為具有較強氧化性的Cr2O72-的離子方程式為2CrO42-+2H+===Cr2O72-+H2O；
(2)N2H4與Cr2O72-反應生成無毒氣體，應生成氮氣，反應中N元素化合價由-2價升高到0價，Cr元素化合價由+6價降低到+3價，若要處理Cr2O72-濃度為0.01molL-1的廢水1m3，根據電子守恒可知n(Cr2O72-)=0.01mol/L×1000L=10mol，則得到60mol電子，可知需要N2H4的物質的量為=15mol，質量為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，根據電子守恒和元素守恒可知反應的離子方程式為：Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O；
(4)Cr(OH)3的化學性質與Al(OH)3相似，如果氫氧化鈉過量Cr(OH)3會溶解，發生離子方程式為Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]-；
(5)①電解時，Fe為陽極，發生氧化反應生成Fe2+，與Cr2O72-發生氧化還原反應生成Fe3+，陽極區除生成Cr(OH)3外還有Fe(OH)3；
②陰極發生還原反應生成氫氣，電極方程式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，