Question

【題目】重鉻酸鉀（K2Cr2O7）主要用于制革、印染、電鍍等．其水溶液中存在平衡：Cr2O72﹣+H2O2CrO42﹣+2H+

（1）已知有關物質溶解度如圖1．用復分解法制備K2Cr2O7的操作過程是：向Na2Cr2O7溶液中加入（填化學式），攪拌溶解，調節溶液pH約為5，加熱溶液至表面有少量晶體析出時， ， 抽濾得到粗產品，再用重結晶法提純粗產品．
（2）以鉻酸鉀（K2CrO4）為原料，用電化學法制備重鉻酸鉀的實驗裝置如圖2．
①不銹鋼作極，寫出該電極的電極反應式 ．
②分析陽極區能得到重鉻酸鉀溶液的原因 ．
③當鉻酸鉀的轉化率達到x時，陽極液中K與Cr的物質的量之比為
（3）鉻對環境能造成污染．某酸性廢水中含有Cr2O72﹣ ， 處理時可用焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）將Cr2O72﹣轉化為毒性較低的Cr3+ ， 再調節pH約為8，使鉻元素沉降，分離出污泥后檢測廢水中Cr3+濃度，低于0.5mgL﹣1則達到排放標準．
①Na2S2O5參加反應的離子方程式為 ．
②經上述工藝處理后的廢水，理論上Cr3+濃度約為 mgL﹣1 ．
（已知室溫下Ksp[Cr（OH）3]≈6×10﹣31）

Answer 1

【答案】
（1）KCl；冷卻結晶
（2）陰；2H2O+2e﹣=2OH﹣+H2↑；陽極OH﹣放電，溶液中H+濃度增大，使Cr2O72﹣+H2O?2CrO42﹣+2H+向生成Cr2O72﹣方向移動，部分K+通過陽離子交換膜移動到陰極區，使陽極區主要成分是K2Cr2O7；2：（1﹣0.5x）
（3）3S2O52﹣+2Cr2O72﹣+10H+=6SO42﹣+4Cr3++5H2O；3×10﹣8
【解析】解：（1）由圖可知Na2Cr2O7的溶解度較大，K2Cr2O7的溶解度較小，Na2Cr2O7水溶液中加KCl，加熱濃縮、冷卻結晶，可得到K2Cr2O7；
所以答案是：KCl；冷卻結晶；（2）①與電源的負極相連作陰極；陰極上氫離子得電子生成氫氣，則陰極的電極方程式為：2H2O+2e﹣=2OH﹣+H2↑；
所以答案是：陰；2H2O+2e﹣=2OH﹣+H2↑；
②陽極上溶液中陰離子放電，氫氧根離子失電子發生氧化反應，氫離子濃度增大使Cr2O72﹣+H2O2CrO42﹣+2H+向生成Cr2O72﹣方向移動；
所以答案是：陽極OH﹣放電，溶液中H+濃度增大，使Cr2O72﹣+H2O2CrO42﹣+2H+向生成Cr2O72﹣方向移動，部分K+通過陽離子交換膜移動到陰極區，使陽極區主要成分是K2Cr2O7；
③設K2CrO4為1mol，則K+為2mol，鉻酸鉀的轉化率達到x，則生成為K2Cr2O70.5xmol，K2CrO4剩余為1﹣xmol，
則陽極液中K與Cr的物質的量之比為2：（1﹣x+0.5x）=2：（1﹣0.5x）；
所以答案是：2：（1﹣0.5x）；（3）①焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）將Cr2O72﹣轉化為毒性較低的Cr3+ ， 同時焦亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉，其反應的離子方程式為：3S2O52﹣+2Cr2O72﹣+10H+=6SO42﹣+4Cr3++5H2O；
所以答案是：3S2O52﹣+2Cr2O72﹣+10H+=6SO42﹣+4Cr3++5H2O；
②pH約為8，則c（OH﹣）=10﹣6mol/L，已知Ksp[Cr（OH）3]≈6×10﹣31 ， c（Cr3+）= =6×10﹣13mol/L，則1L溶液中Cr元素的質量為6×10﹣13mol×52g/mol=3.126×10﹣11g≈3×10﹣8mg，則理論上Cr3+濃度約為3×10﹣8mg/L；
所以答案是：3×10﹣8 ．