随着工业的迅速发展，产生的废水对水体的污染也日趋严重。通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。下表是常温下金属氢氧

题文

（10分）随着工业的迅速发展，产生的废水对水体的污染也日趋严重。通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。下表是常温下金属氢氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常数)和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度；当溶液中金属离子浓度小于10-5 mol•L-1时通常认为该离子沉淀完全)。金属离子KsppH(10-1 mol•L-1)  pH(10-5 mol•L-1) Fe3+ 4.0×10-38 2.7  3.7Cr3+  6.0×10-314.35.6Cu2+2.2×10-20 4.76.7Ca2+ 4.0×10-5 12.3  14.3(1)某厂排出的废水中含有Cu2+和Fe3+，测得其浓度均小于0.1 mol•L-1。为除去其中的Fe3+，回收铜，需控制的pH范围是_______________________________。(2)为了处理含有Cr2O72-酸性溶液的工业废水，采用如下方法：向废水中加人适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。①Cr2O72-转变为Cr3+的离子方程式为______________________。②pH对废水中Cr2O72-去除率的影响如图。你认为电解过程中溶液的pH取值在______范围内对降低废水中的铬含量最有利，请说明理由：_________________________________。[注：去除率(％)=[(c0-c)／co]×100％，式中：co—处理前废水中Cr2O72-浓度，c—处理后废水中Cr2O72-的浓度](3)沉淀转化在生产中也有重要应用。例如，用Na2CO3溶液可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为较疏松而易清除的CaCO3，该沉淀转化达到平衡时，其平衡常数K＝_________(写数值)。[已知Ksp (CaSO4)=9.1x10-6，Ksp (CaCO3)=2.8×10-9]

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）3.7≤pH＜4.7（2分）（2）①Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O（2分）②4.3～5.6（或5～6）（2分）     pH越小，Cr2O72-的去除率越大，但难形成Cr(OH)3沉淀从废水中分离；pH越大，Cr2O72-的去除率越小（2分）（3）3.25×103（2分）

解析

（1）由所给数据可看出，Fe3+在pH=3.7时已完全沉淀，而Cu2+在pH=4.7时才开始沉淀，所以为除去其中的Fe3+，回收铜，需控制的pH范围是3.7≤pH＜4.7（2）①废水以Fe为电极进行电解，铁作阳极铁电子生成Fe2+：Fe —2e—=Fe2+，Fe2+还原Cr2O72-：Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O②综合考虑所给信息，虽然pH越小，Cr2O72-的去除率越大，但难形成Cr(OH)3沉淀从废水中分离（Cr3+在pH=4.3时才开始沉淀，在pH=5.6时完全沉淀），pH太高，Cr2O72-的去除率太小，无实际意义，综合分析可知pH取值在4.3～5.6（或5～6）范围内对降低废水中的铬含量最有利（3）由转化方程式得：K＝Ksp (CaSO4)=9.1x10-6 / Ksp (CaCO3)= 3.25×103

考点

据考高分专家说，试题“（10分）随着工业的迅速发展，产生的废水.....”主要考查你对 [离子共存 ]考点的理解。

离子共存

离子共存：所谓离子共存实质上就是看离子间是否发生反应。若离子在溶液中发生反应，就不能共存。

因能发生氧化还原反应而不共存的离子有：（注：“√”表示能发生反应，“×”表示不能发生反应）

 

S2-

SO32-

I-

Fe2+

Br-

Cl-(H+)

MnO4-

√

√

√

√

√

√

ClO-

√

√

√

√

√

√

NO3-(H+)

√

√

√

√

√

×

Fe3+

√

√

√

×

×

×

因能发生复分解反应而不共存的离子有：

离子间相互结合生成难溶物或微溶物Ba2+、Ca2+CO32-、SO32-、SO42-Ag+CO32-、SO32-、Cl-离子间相互结合生成气体或挥发性物质H+CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、S2-、HS-OH-NH4+离子间相互结合生成弱电解质H+ CO32-、SO32-、S2-、CH3COO-、F-弱酸OH-NH4+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Mg2+弱碱H+水

因能发生双水解的离子有：

Al3+CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、S2-、HS-、AlO2-、ClO-Fe3+CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-NH4+SiO32-、AlO2-

因发生络合反应而不共存的离子有：

Fe3+ SCN-Ag+、Cu2+NH3·H2O

null

null

null

判断离子是否共存的几种情况： （1）发生复分解反应，离子不能大量共存。 ①有气体产生    如CO32-、SO32-、S2-、HCO3-、HSO3-、HS-等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存。 ②有沉淀生成    如Ba2+、Ca2+、Mg2+、Ag+等不能与SO42-、CO32-等大量共存；                            Mg2+、Fe2+、Ag+、Al3+、Zn2+、Cu2+、Fe3+等不能与OH-大量共存；                            Pb2+与Cl-，Fe2+与S2-、Ca2+与PO43-、Ag+与I-不能大量共存。 ③有弱电解质生成   如OH-、CH3COO-、PO43-、HPO42-、H2PO4-、F-、ClO-、AlO2-、SiO32-、CN-、C17H35COO-与H+不能大量共存；                                   一些酸式弱酸根如HCO3-、HPO42-、HS-、H2PO4-、HSO3-不能与OH-大量共存；                                    NH4+与OH-不能大量共存。 （2）发生氧化还原反应，离子不能大量共存 ①具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存    如S2-、HS-、SO32-、I-和Fe3+不能大量共存。 ②在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存    如MnO4-、Cr2O7-、NO3-、ClO-与S2-、HS-、SO32-、HSO3-、I-、Fe2+等不能大量共存；    SO32-和S2-在碱性条件下可以共存，但在酸性条件下由于发生2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O不能共存 ；H+与S2O32-不能大量共存。 （3）能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存（双水解）例：Al3+和HCO3-、CO32-、HS-、S2-、AlO2-、ClO-等；Fe3+与CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-等不能大量共存。 （4）溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存。 如Fe2+、Fe3+与SCN-不能大量共存。 主要题目要求的限定： （1）酸性溶液（H+）、碱性溶液（OH-）、能在加入铝粉后放出可燃气体的溶液、由水电离出的H+或OH-=1×10-10mol/L的溶液等。 （2）溶液的颜色：有色离子MnO4-（紫色）、Fe3+（棕黄）、Fe2+（浅绿）、Cu2+（蓝）、Fe(SCN)2+（红）、Fe(SCN)63-（血红）。 （3）要求“大量共存”还是“不能大量共存”。