Question

【題目】研究+6價鉻鹽不同條件下微粒存在形式及氧化性，某小組同學進行如下實驗：

已知：Cr2O72－(橙色)+H2O2CrO42－(黃色)+2H+ △H= +13.8 kJ/mol，+6價鉻鹽在一定條件下可被還原為Cr3+，Cr3+在水溶液中為綠色。

（1）試管c和b對比，推測試管c的現象是_____________________。

（2）試管a和b對比，a中溶液橙色加深。甲認為溫度也會影響平衡的移動，橙色加深不一定是c(H+)增大影響的結果；乙認為橙色加深一定是c(H+)增大對平衡的影響。你認為是否需要再設計實驗證明？________（“是”或“否”），理由是______。

（3）試管c繼續滴加KI溶液、過量稀H2SO4，分析上圖的實驗現象，得出的結論是________。

（4）小組同學用電解法處理含Cr2O72－廢水，探究不同因素對含Cr2O72－廢水處理的影響，結果如下表所示（Cr2O72－的起始濃度，體積、電壓、電解時間均相同）。

實驗	ⅰ	ⅱ	ⅲ	ⅳ
是否加入Fe2(SO4)3	否	否	加入5g	否
是否加入H2SO4	否	加入1mL	加入1mL	加入1mL
電極材料	陰、陽極均為石墨	陰、陽極均為石墨	陰、陽極均為石墨	陰極為石墨陽極為鐵
Cr2O72－的去除率/%	0.922	12.7	20.8	57.3

①對比實驗ⅰ和實驗ⅱ可知，_________（“升高”或“降低”）pH可以提高Cr2O72－的去除率。

②實驗ⅱ中Cr2O72－放電的電極反應式為___________________________________。

③實驗ⅲ中Fe3+去除Cr2O72－的機理如圖所示，結合此機理，解釋實驗iv中Cr2O72－去除率提高較多的原因是_______________ 。

Answer 1

【答案】溶液變黃色 否 Cr2O72－(橙色)+H2O2CrO42－(黃色)+2H+，正向為吸熱反應，若因濃硫酸溶于水而溫度升高，平衡正向移動，溶液應變為黃色，而溶液顏色加深，說明是c(H+)增大影響平衡的結果 堿性條件下， CrO42－不能氧化I—，酸性條件下， Cr2O72－可以氧化I— 降低 Cr2O72－+6e—+ 14H+=2 Cr3++7 H2O 陽極Fe失電子生成Fe2+，Fe2+與Cr2O72－的在酸性條件下反應生成Fe3+，Fe3+在陰極得電子生成Fe2+，繼續還原Cr2O72－，Fe2+的循環利用提高了Cr2O72－的去除率

【解析】

（1）依據Cr2O72－(橙色)+H2O2CrO42－(黃色)+2H+，試管c中加入NaOH溶液，消耗H＋，促使平衡向正反應方向進行，溶液顏色由橙色變為黃色；

（2）Cr2O72－(橙色)+H2O2CrO42－(黃色)+2H+ △H= +13.8 kJ/mol，該反應為吸熱反應，試管a中加入濃硫酸，濃硫酸與水放出熱量，溫度升高，平衡應正向移動，溶液顯黃色，但實際的實驗現象是溶液橙色加深，說明c(Cr2O42－)增多，平衡向逆反應方向進行，因此該實驗現象應是c(H＋)對平衡逆向移動的結果，即不需要再設計實驗證明；

（3）根據實驗現象，堿性條件下，CrO42－不能氧化I－，因此無明顯現象，酸性條件下，Cr2O72－能氧化I－本身還原為Cr3＋，溶液變為墨綠色，發生的離子反應方程式為6I－＋Cr2O72－＋14H＋=3I2＋2Cr3＋＋7H2O，因此得出結論為堿性條件下， CrO42－不能氧化I－，酸性條件下， Cr2O72－可以氧化I－ ；

（4）①實驗i和實驗ii不同的是實驗ii加入1mLH2SO4，pH降低，去除率增高，即降低pH可以提高Cr2O72－的去除率；

②實驗ii中Cr2O72－應在陰極上放電，得電子被還原成Cr3＋，電解質環境為酸性，因此Cr2O72－放電的反應式為Cr2O72－＋14H＋＋6e－=2Cr3＋＋7H2O；

③根據圖示，實驗iv中陽極鐵，陽極鐵失去電子生成Fe2＋，Fe2＋與Cr2O72－在酸性條件下反應生成Fe3＋，Fe3＋在陰極得電子生成Fe2＋，繼續還原Cr2O72－，Fe2＋循環利用提高了Cr2O72－的去除率。