环境中常见的重金属污染物有：汞、铅、锰、铬、镉。处理工业废水

问题填空题

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Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，常用的方法为还原沉淀法，该法的工艺流程为CrO₄^2-H＋①转化Cr₂O₇^2-Fe2＋②还原Cr³^＋OH－③沉淀Cr(OH)₃↓。

其中第①步存在平衡2CrO₄^2- (黄色)＋2H^＋Cr₂O₇^2- (橙色)＋H₂O。

(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到平衡状态

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 Cr₂O₇^2-，需要 mol的FeSO₄·7H₂O。

(4)第③步除生成Cr(OH)₃外，还可能生成的沉淀为。

(5)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K_sp＝10^－32，当c(Cr³^＋)降至10^－5 mol/L，认为c(Cr³^＋)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Cr³^＋是否沉淀完全(请写出计算过程)：。

答案

(1)K＝

(2)AC

(3)0.6

(4)Fe(OH)₃

(5)当pH调至4时，c(OH^－)＝10^－10 mol/L，c(Cr³^＋)＝10^－32/c³(OH^－) ＝10^－2 mol/L＞10^－5 mol/L，因此Cr³^＋没有沉淀完全

(1)因H₂O是纯液态物质，其浓度视为常数，故第①步反应的平衡常数表达式为K＝c(Cr₂O₇^2-)/[c²(CrO₄^2-)·c²(H^＋)]。

(2)利用反应①可知，反应正向进行时，溶液pH增大，故pH不变时说明反应达到平衡，A项正确；CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-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(Cr₂O₇^2-)较大，溶液呈橙色，C项正确。

(3)在第②步反应中Cr₂O₇^2-被还原为Cr³^＋，0.1 mol Cr₂O₇^2-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Fe²^＋被氧化为Fe³^＋，故需要消耗0.6 mol FeSO₄·7H₂O。

(4)在第②步反应中Fe²^＋被氧化为Fe³^＋，故第③步还有Fe(OH)₃生成。