Question

17．工业废水中常含有一定量的Cr2O${\;}_{7}^{2-}$和CrO${\;}_{4}^{2-}$，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理．常用的处理方法是还原沉淀法．该法的工艺流程为：CrO${\;}_{4}^{2-}$$→_{①转化}^{H+}$Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$$→_{②还原}^{Fe_{2}+}$Cr₃+$→_{③沉淀}^{OH-}$Cr（OH）₃↓其中第①步存在平衡：2CrO${\;}_{4}^{2-}$（黄色）+2H+?Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$（橙色）+H₂O
（1）若平衡体系的pH=2，则溶液显橙色．
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是c．
a．Cr₂O${\;}_{4}^{2-}$和CrO${\;}_{4}^{2-}$的浓度相同 
b．2v（Cr2O${\;}_{4}^{2-}$）=v（CrO${\;}_{4}^{2-}$） 
c．溶液的颜色不变
（3）写出第②步反应的离子方程式，还原1mol Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$，需要6mol的FeSO₄•7H₂O．
（4）第③步生成的Cr（OH）₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）₃（s）?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq），常温下，Cr（OH）₃的溶度积Ksp=c（Cr³⁺）•c3（OH^-）=1.0×10^-32，要使c（Cr³⁺）降至1.0×10^-5mol/L，溶液的pH应调至5．

Answer 1

分析 （1）若平衡体系的pH=2，溶液呈酸性，氢离子浓度变大，平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O正向移动，所以溶液呈橙色；
（2）当V_正=V_逆，或各组分的浓度保持不变则说明已达平衡，
a、两者浓度应不变，而不是相等；
b、速率未体现正与逆的关系；
c、气体颜色不变，说明有色气体的浓度不变；
（3）写出第②步反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，在氧化还原反应中得失电子守恒，据此分析计算；
（4）根据溶度积常数以及水的离子积常数来进行计算．

解答 解：（1）若平衡体系的pH=2，溶液呈酸性，氢离子浓度变大，平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O正向移动，所以溶液呈橙色，故答案为：橙色；
（2）a、两者浓度应不变，而不是相等，故错误；
b、速率未体现正与逆的关系，故错误；
c、平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变，故正确；
故答案为：c；
（3）写出第②步反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，根据电子得失守恒：n（Cr₂O₇^2-）×6=n（FeSO₄•7H₂O）×1，n（FeSO₄•7H₂O）=$\frac{1×6}{1}$=6mol，质量的量为6mol，故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；6；
（4）当c（Cr³⁺）=10^-5mol/L时，溶液的c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9 mol/L，c（H⁺）═$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-9}}$=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至5，故答案为：5．

点评 本题主要考查了化学平衡移动原理、氧化还原反应、沉淀溶解平衡等内容．解题根据题给信息，再结合相关原理可进行解答．