Question

工業上為了處理含離子的酸性廢水，采用以下處理方法：
①往工業廢水中加入適量食鹽。
②以鐵作為陽極進行電解。
③鼓入空氣。經過一段時間后，使廢水中含鉻量降到可排放的標準。
請用已學過的化學知識解釋處理含離子的工業廢水的原因。
注：Fe（OH）₃開始沉淀的pH為2.7，沉淀完全的pH為3.7。Fe（OH）₂開始沉淀的pH為7.6，沉淀完全的pH為9.6，并且Fe（OH）₂呈絮狀沉淀，不易從溶液中除去。

Answer 1

選擇以鐵做陽極：以Fe為陽極，電極反應式為：
陽極： Fe－2e^-====Fe²⁺ 陰極： 2H⁺＋2e^-====H₂↑
加入少量食鹽，是增加污水中離子濃度，增強導電能力。以生成的Fe²⁺為還原劑，在酸性溶液中與離子發生氧化還原反應，離子方程式略。
這樣被還原成Cr³⁺。在電解過程中，由于H⁺在陰極不斷放電，打破了水的電離平衡、促進水的電離，溶液的pH上升，溶液中的陽離子以Cr（OH）₃、Fe（OH）₂、Fe（OH）₃形成沉淀。
由信息可知，Fe（OH）₂開始沉淀的pH為7.6，沉淀完全的pH為9.6，并且Fe（OH）₂呈絮狀沉淀不便分離，不易從溶液中除去。根據已學的知識，Fe（OH）₂極易被O₂氧化，所以在處理過程中鼓入空氣，讓空氣中O₂充分與Fe（OH）₂反應（反應方程式略），成為容易分離的Cr（OH）₃、Fe（OH）₃，使廢水含鉻量降到可排放標準。

本題重點探討以為污染源的工業污水處理法。涉及到的化學知識：
①對氧化—還原反應，電解池的原理的理解和應用、電解池的電極分為惰性電極和金屬電極。
②電解過程中溶液pH的變化以及pH變化對沉淀的影響。
③廉價化工原料的選擇，不斷鼓入空氣的原因。
④離子方程式的書寫。
⑤物質分離方法的選擇。