Question

【題目】工業廢水中常含有一定量的Cr2O72﹣和CrO42﹣，它們會對人類及生態系統產生很大的傷害，必須進行處理。該法的工藝流程為CrO42﹣Cr2O72﹣Cr3+Cr(OH)3↓ 其中第①步存在平衡：2CrO42﹣（黃色）+2H+Cr2O72﹣（橙色）+H2O

（1）若平衡體系的pH=2，則溶液顯 色。

（2）能說明第①步反應達平衡狀態的是 。（選填編號）

a．Cr2O72﹣和CrO42﹣的濃度相同 b．v正(Cr2O72﹣)=2v逆(CrO42﹣)

c．溶液的顏色不變 d．溶液的pH值不變

（3）寫出第②步中Cr2O72﹣轉變為Cr3+的離子方程式： ．

（4）向Cr2(SO4)3溶液中，滴加NaOH，當pH=4.6時，開始出現Cr(OH)3沉淀，隨著pH的升高，沉淀增多，但當pH≥13時，沉淀消失，出現亮綠色的[Cr（OH）4]﹣離子．其平衡關系如下：H++[Cr(OH)4]﹣（亮綠色）Cr（OH）3（s，灰綠色）+H2O Cr3+（紫色）+H2O +3OH﹣．現向0.05mol·L﹣1的Cr2(SO4)3溶液50mL中，加入等體積0.6mol·L﹣1的NaOH溶液，充分反應后，溶液中可觀察到的現象為 。

（5）在Na[Cr（OH）4]和Na2Cr2O7混合后的溶液中加入H2SO4酸化，鉻元素以 形式存在（填寫離子符號）。

Answer 1

【答案】(10分)

（1）橙；

（2）cd；

（3）Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O；

（4）溶液由紫色變為亮綠色；

（5）Cr3+、Cr2O72﹣（各2分）

【解析】

試題分析：

（1）第①步存在平衡：2CrO42—（黃色）+2H+Cr2O72—（橙色）+H2O，當平衡體系的pH=2，溶液顯酸性，平衡正向移動，所以c(Cr2O72—)較大，則溶液顯橙色。

（2）當反應達到平衡狀態時，任何微粒的濃度都保持不變。對每種微粒來說消耗的濃度與產生的濃度相等，即V（正）=V（逆）。溶液的顏色不變，溶液的pH不變，v正 (Cr2O72—) =1/2v 逆(CrO42—).但不同的微粒的濃度可能相等，也可能不等。因此能說明第①步反應達平衡狀態的是cd。

（3）根據電荷守恒、原子守恒及電子守恒定律可知：第②步中Cr2O72－轉變為Cr3＋的離子方程式為Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋→2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

（4）現向0.05mol·L－1的Cr2(SO4)3溶液50mL中，加入等體積0.6 mol·L－1的NaOH溶液時，c(Cr3+)=0. 1mol/L，n(Cr3+)=0.005mol ，c(OH-)=0.3mol/L，溶液的pH>4.6所以會發生反應Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓， 反應消耗OH-的物質的量為0.015mol，剩余OH-的物質的量為0.3mol/L×0.1L- 0.015mol=0.015mol，c(OH-)=0.015mol ÷0.1L=0.15mol/L.大于pH=13時的c(OH-)。所以會再發生 Cr(OH)3+ H2O=H++ [Cr(OH)4]2-。因此溶液呈亮綠色。即溶液的顏色由紫色變為亮綠色。

（5）在Na[Cr(OH)4] 溶液中加入H2SO4酸化由關系式 可知鉻元素以Cr3+形式存在；在Na2Cr2O7的溶液中加入H2SO4酸化，由：2CrO42—（黃色）+2H+Cr2O72—（橙色）+H2O知鉻元素以Cr2O72—存在。所以在Na[Cr(OH)4]和Na2Cr2O7混合后的溶液中加入H2SO4酸化，鉻元素以Cr3+、Cr2O72— 形式存在。