Question

某廠廢水中含量金屬Cr³⁺（含有少量Fe³⁺、Cu²⁺）。某研究性學(xué)習(xí)小組為了變廢為寶，將廢水處理得到重鉻酸鉀。某含鉻廢水處理的主要流程如圖所示：

已知：①沉淀完全，而在pH≥3.2時(shí)
Fe（OH）₃沉淀完全。
②CrO^2—₄在酸性環(huán)境中發(fā)生：
回答下列問(wèn)題：
（1）濾渣的成分是        。（寫化學(xué)式）
（2）寫出第③步反應(yīng)的離子方程式           。
（3）分離出含[Cr（OH）₄]^—的溶液需要的玻璃儀器有             。
（4）目前一種采用以鉻酸鉀為原料，電化學(xué)法制備重要鉻酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下：

電解一段時(shí)間后，測(cè)定陽(yáng)極液中K元素和Cr元素的含量，若K元素與Cr元素的物質(zhì)的量之比為d，則此時(shí)的鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率為         。

Answer 1

（1）Cr(OH)₃、Fe(OH)₃、Cu(OH)₂(3分)
（2）2[Cr(OH)₄]^-+3H₂O₂+2OH^-=2CrO₄^2-+8H₂O(2分)
（3）漏斗、燒杯、玻璃棒(3分)
（4）2-d(2分)

試題分析：（1）由題干所給信息可知在pH=8.0～9.5時(shí)，Cr³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺均轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氫氧化物沉淀，因此利用流程可知濾渣的成分為Cr(OH)₃、Fe(OH)₃、Cu(OH)₂。（2）在第③步中+3價(jià)Cr被氧化為+6價(jià)Cr，因此H₂O₂被還原，結(jié)合溶液為堿性和電荷守恒等可寫出反應(yīng)的離子方程式。（3）調(diào)節(jié)pH=13時(shí)，Cr(OH)₃溶解，而Fe(OH)₃、Cu(OH)₂仍為固體，因此可通過(guò)過(guò)濾操作分離出[Cr(OH)4]^-，過(guò)濾操作所需玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗。（4）由電解圖示知電解時(shí)，陽(yáng)極室發(fā)生反應(yīng)為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，導(dǎo)致溶液中c(H⁺)增大，促使2CrO₄^2- +2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O向右進(jìn)行，同時(shí)K⁺移向陰極，因此可推知陽(yáng)極室中CrO₄^2-轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量等于電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量，等于移向陰極K⁺的物質(zhì)的量；而由原子守恒知電解前陽(yáng)極液中n(K)／n(Cr)=2，電解后陽(yáng)極液中n(K)／n(Cr)=d，故電解后陽(yáng)極室中減少的n(K⁺)=n(Cr)_{轉(zhuǎn)化}=(2-d)×n_Cr，因此鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率等于(2-d)×n(Cr)÷n(Cr)=2-d。