Question

【題目】鉻是常見的過渡金屬之一,研究鉻的性質具有重要意義。

（1）在右圖裝置中，觀察到裝置甲銅電極上產生大量的無色氣體； 而裝置乙中銅電極上無氣體產生，鉻電極上產生大量紅棕色氣體。由此可得到的結論是__________________。

（2）工業上使用下圖裝置，采用石墨作電極電解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4轉化為Na2Cr2O7,其轉化原理為_____________________________________。

（3）CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它們是工業廢水造成鉻污染的主要原因。要將Cr(Ⅵ)轉化為Cr (Ⅲ) 常見的處理方法是電解法和鐵氧磁體法。

①電解法： 將含Cr2O72- 的廢水通入電解槽內，用鐵作陽極，在酸性環境中，加入適量的NaCl 進行電解，使陽極生成的Fe2+和Cr2O72- 發生反應，其離子方程式為_______________。陰極上Cr2O72- 、H+、Fe3+都可能放電。若Cr2O72- 放電，則陰極的電極反應式為_________; 若H+放電，則陰極區形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，已知：Cr3+Cr(OH)3CrO2-,則陰極區溶液pH 的范圍為_________。

②鐵氧磁體法： 在含Cr (Ⅵ) 的廢水中加入綠礬，在pH<4時發生反應使Cr (Ⅵ) 轉化為Cr (Ⅲ),調節溶液pH 為6~8,使溶液中的Fe (Ⅱ)、F e(Ⅲ)、Cr (Ⅲ)析出組成相當于Fe(Ⅱ) [Fe(Ⅲ)x·Cr (Ⅲ)2-x] O4(鐵氧磁體) 的沉淀，則鐵氧磁體中x=_________； 若廢水中Cr (Ⅵ) 以CrO3計,用該法除去廢水中的Cr (Ⅵ),加入的FeSO4·7H2O 與CrO3的質量比為_________。

Answer 1

【答案】 由裝置甲知鉻的金屬活動性比銅強；由裝置乙知常溫下鉻在濃硝酸中鈍化 陽極4OH-－4e = O2↑＋2H2O，使 c(H+)增大，從而導致2CrO42-+2H+＝Cr2O72- + H2O反應發生 Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14H+＝2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Cr2O72- + 6e-+ 14H+＝2Cr3+ + 7H2O 8<pH<10（或10>pH>8） 1.5 13.9

【解析】本題主要考查氧化還原反應方程式的書寫和計算。

（1）由此可得到的結論是由裝置甲知鉻的金屬活動性比銅強；由裝置乙知常溫下鉻在濃硝酸中鈍化。

（2）其轉化原理為陽極4OH-－4e = O2↑＋2H2O，使 c(H+)增大，從而導致2CrO42-+2H+＝Cr2O72- + H2O反應發生。

（3）①使陽極生成的Fe2+和Cr2O72-發生反應，其離子方程式為Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+＝2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O。若Cr2O72-放電，則陰極的電極反應式為Cr2O72- + 6e-+ 14H+＝2Cr3+ + 7H2O；若H+放電，則陰極區形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，c(OH－) ＞10-6mol/L，pH＞8，c(OH－) ≤10-4mol/L，pH＜10，則陰極區溶液pH的范圍為8＜pH＜10。

②根據電子守恒，Fe(Ⅱ)[Fe(Ⅲ)x·Cr(Ⅲ)2-x]O4(鐵氧磁體)的沉淀中Fe(ⅡI)與Cr(Ⅲ)2-x數目比為3:1，即x/(2-x)=3:1，x=1.5。加入的FeSO4·7H2O與CrO3的物質的量比為(1+x):(2-x)=5:1，質量比為(278×5):100=13.9。