Question

环境中常见的重金属污染物有：汞.铅.锰.铬.镉。处理工业废水中含有的 和 ，常用的方法有两种。方法1　

环境中常见的重金属污染物有：汞.铅.锰.铬.镉。处理工业废水中含有的 和 ，常用的方法有两种。方法1　还原沉淀法该法的工艺流程为 。其中第①步存在平衡2 (黄色)＋2H ＋ (橙色)＋H 2 O。(1)写出第①步反应的平衡常数表达式_________________________________。(2)关于第①步反应，下列说法正确的是________。A．通过测定溶液的pH可以判断反应是否已达平衡状态B．该反应为氧化还原反应C．强酸性环境，溶液的颜色为橙色(3)第②步中，还原0.1 mol ，需要________mol的FeSO 4 ·7H 2 O。(4)第③步除生成Cr(OH) 3 外，还可能生成的沉淀为________。在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH) 3 (s) Cr 3 ＋ (aq)＋3OH － (aq)，常温下，Cr(OH) 3 的溶度积 K sp ＝10 － 32 ，当 c (Cr 3 ＋ )降至10 － 5 mol·L － 1 时，认为 c (Cr 3 ＋ )已经完全沉淀，现将第③步溶液的pH调至4，请通过计算说明Cr 3 ＋ 是否沉淀完全(请写出计算过程)：______________________________________________。方法2　电解法(5)实验室利用如图装置模拟电解法处理含 的废水，电解时阳极反应式为________，阴极反应式为________，得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，从水的电离平衡角度解释其原因是________________________。

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Answer 1

(1) (2)AC　(3)0.6 (4)Fe(OH) 3 　当pH调至4时， c (OH － )＝10 － 10 mol·L － 1 ， c (Cr 3 ＋ )＝10 － 32 / c 3 (OH － )＝10 － 2 mol·L － 1 ＞10 － 5 mol·L － 1 ，因此Cr 3 ＋ 没有沉淀完全 (5)Fe－2e － =Fe 2 ＋ 　2H ＋ ＋2e － =H 2 ↑　阳极生成的金属阳离子向阴极移动，阴极反应消耗了H ＋ ，打破了水的电离平衡，促进了水的电离，使溶液中OH － 的浓度增大，溶液逐渐呈碱性

(1)稀溶液中H 2 O的浓度可视为常数，故第①步反应的平衡常数表达式为 K ＝ c ( )/[ c 2 ( )· c 2 (H ＋ )]。(2)由反应①可知，平衡发生移动，溶液的pH发生变化，故pH不变时说明反应达到平衡，A项正确； 和 中Cr均为＋6价，该反应不是氧化还原反应，B项错误；在酸性环境中，溶液中 c ( )较大，溶液呈橙色，C项正确。(3)在第②步反应中 被还原为Cr 3 ＋ ，0.1 mol 被还原时转移电子的物质的量为0.1 mol×2×(6－3)＝0.6 mol，而还原剂Fe 2 ＋ 被氧化为Fe 3 ＋ ，故需要消耗0.6 mol FeSO 4 ·7H 2 O。(4)在第②步反应中Fe 2 ＋ 被氧化为Fe 3 ＋ ，故第③步还有Fe(OH) 3 生成。(5)电解池的阳极发生氧化反应，Fe作阳极，则Fe电极本身被氧化，故阳极反应式为Fe－2e － =Fe 2 ＋ ；阴极则是电解质溶液中的H ＋ 得电子，发生还原反应生成氢气，故阴极反应式为2H ＋ ＋2e － =H 2 ↑；阳极生成的金属阳离子移向阴极，而阴极反应消耗了H ＋ ，打破了水的电离平衡，促进了水的电离，使溶液中的OH － 浓度增大，溶液逐渐呈碱性，从而使金属阳离子在阴极区形成沉淀。