Question

【題目】工業廢水中常含有一定量的Cr2O72-，易被人體吸收累積而導致肝癌。處理工業含鉻廢水的方法通常是將Cr2O72-轉化為Cr3+，再將Cr3+轉化為Cr(OH)3沉淀。已知元素鉻(Cr)在溶液中主要以Cr3+(藍紫色)、Cr(OH)4(綠色)、Cr2O72(橙紅色)、CrO42(黃色)等形式存在，Cr(OH)3為難溶于水的灰藍色固體。

(1)Cr3+與Al3+的化學性質相似，在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量，可觀察到的現象是____

(2)利用硫酸工業廢氣中的SO2可以處理酸性含鉻廢水，用離子方程式表示反應原理：_______________

(3)Cr3+在強堿中可被雙氧水氧化為CrO42-，發生反應的離子方程式為_________________

(4)CrO42和Cr2O72在溶液中可相互轉化。室溫下，初始濃度為1.0 mol·L1 的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72)隨c(H+)的變化如圖所示。

①由圖可知，溶液酸性增大，CrO42的平衡轉化率_________(填“增大“減小”或“不變”),

② 據A點數據，計算出該轉化反應的平衡常數__________。

Answer 1

【答案】藍紫色溶液變淺，同時有灰藍色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液 Cr2O72- +3SO2 +2H+ =2Cr3+ +3SO42- +H2O 2Cr3++3H2O2+10OH-=2CrO42- +8H2O 增大 1.0×1014 (mol·L1)-3

【解析】

（1）溶液Cr3+（藍紫色）和氫氧化鈉溶液反應生成Cr（OH）3為難溶于水的灰藍色固體，和氫氧化鋁性質相似為兩性氫氧化物，溶于強堿；

（2）利用氧化還原反應中得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒進行配平；

（3）利用守恒原則配平離子方程式；

（4）由圖可知，溶液酸性增大，平衡2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O正向進行，CrO42的平衡轉化率增大；根據平衡常數的公式計算。

（1）Cr3+與Al3+的化學性質相似可知Cr2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先生成Cr（OH）3灰藍色沉淀，繼續加入NaOH后沉淀溶解，生成綠色Cr（OH）4-；

故答案為：藍紫色溶液變淺，同時有灰藍色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液。

（2）利用SO2的還原性將廢液中的Cr2O72-還原成Cr3+，則Cr2O72-將SO2氧化為SO42-，根據得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒，配平離子方程式為：Cr2O72- +3SO2+2H+=2Cr3+ +3SO42-+H2O，故答案為：Cr2O72- +3SO2+2H+=2Cr3+ +3SO42-+H2O。

（3）Cr3+在強堿中可被雙氧水氧化為CrO42-，發生反應的離子方程式為2Cr3++3H2O2+10OH-=2CrO42- +8H2O，故答案為：2Cr3++3H2O2+10OH-=2CrO42- +8H2O。

（4）①由圖可知，溶液酸性增大，平衡2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O正向進行，CrO42的平衡轉化率增大，故答案為：增大。

②A點Cr2O72-的濃度為0.25mol/L，根據Cr元素守恒可知CrO42-的濃度為0.5mol/L；H+濃度為1×10-7mol/L；此時該轉化反應的平衡常數為c（Cr2O72-）/c2（CrO42-）c2（H+）=0.25/0.52×(1×10-7)2=1.0×1014(mol·L1)-3，

故答案為：1.0×1014(mol·L1)-3。