Question

重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）主要用于制革、印染、电镀等。其水溶液中存在平衡：

＋H₂O2＋2H^＋

（1）已知有关物质溶解度如图1。用复分解法制备K₂Cr₂O₇的操作过程是：向Na₂Cr₂O₇溶液中加入_________（填化学式），搅拌溶解，调节溶液pH约为5，加热溶液至表面有少量晶体析出时，_____________，抽滤得到粗产品，再用重结晶法提纯粗产品。

（2）以铬酸钾（K₂CrO₄）为原料，用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图2。

①不锈钢作________极，写出该电极的电极反应式________________________。

②分析阳极区能得到重铬酸钾溶液的原因________________________。

③当铬酸钾的转化率达到x时，阳极液中K与Cr的物质的量之比为________________。

（3）铬对环境能造成污染。某酸性废水中含有，处理时可用焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）将转化为毒性较低的Cr^3＋，再调节pH约为8，使铬元素沉降，分离出污泥后检测废水中Cr^3＋浓度，低于0．5mg·L^－1则达到排放标准。

①Na₂S₂O₅参加反应的离子方程式为____________________。

②经上述工艺处理后的废水，理论上Cr^3＋浓度约为__________mg·L^－1。

（已知室温下K_sp[Cr（OH）₃]≈6×10^－31）

Answer

（1）KCl冷却结晶（2）① 阴 2H2O＋2e—＝2OH—＋H2↑

② 阳极OH—放电，溶液中H+浓度增大，使Cr2O72-+ H2O

2 CrO42-+ 2H+向生成Cr2O72-方向移动，部分K+通过阳离子交换膜移动到阴极区，使阳极区主要成分是K2Cr2O7。③ 2－x（2分）

（3）① 3S2O52—+2Cr2O72-+10H+＝6SO42—+4Cr3++5H2O② 3×10-8

【解析】

试题分析：（1）Na2Cr2O7与KCl发生复分解反应，所以化学方程式为：Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl；根据图像可知：低温下K2Cr2O7溶解度远小于其它组分，随温度的降低，K2Cr2O7溶解度明显减小。所以向Na2Cr2O7溶液中加入KCl，搅拌溶解，调节溶液pH约为5，加热溶液至表面有少量晶体析出时，冷却结晶，抽滤得到粗产品，再用重结晶法提纯粗产品；（2）①不锈钢与电源的负极相连，故为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，电极方程式为2H2O＋2e—＝2OH—＋H2↑；②惰性电极上氢氧根离子失电子生成氧气，其电极方程式为：2H2O-4e-═4H++O2↑，阳极区酸性增强，使Cr2O72-+ H2O2 CrO42-+ 2H+向生成Cr2O72-方向移动，部分K+通过阳离子交换膜移动到阴极区，所以阳极区能得到重铬酸钾溶液；③设开始时K2CrO4的物质的量是a mol， 2 K2CrO4 K2Cr2O7

起始量(mol) a 0

转化量(mol) a x x

平衡量(mol) a-ax x

阳极区的钾离子:2×a-ax)+2×x ，铬:a

由题目已知，可得:K/Cr=(2a-ax)/a= 2-x

（3）①焦亚硫酸钠（Na2S2O5）将还原为毒性较低的Cr3＋，反应的离子方程式为3S2O52—+2Cr2O72-+10H+＝6SO42—+4Cr3++5H2O；②调节pH约为8，，Ksp[Cr（OH）3]≈6×10－31，即≈6×10－31，=6×10-13，约合3×10-8 mg·L－1。

考点：本题考查电解、沉淀溶解平衡、化学实验。