题目

题型：不详难度：来源：

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Cr^3＋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) 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，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)：                                                               。

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(Cr^3＋)＝10^－32/c³(OH^－) ＝10^－2 mol/L＞10^－5 mol/L，因此Cr^3＋没有沉淀完全

解析

(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Cr^3＋，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Fe^2＋被氧化为Fe^3＋，故需要消耗0.6 mol FeSO₄·7H₂O。
(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。