Question

【題目】利用化學原理對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測與合理處理。

(一)染料工業排放的廢水中含有大量有毒的NO，可以在堿性條件下加入鋁粉除去(加熱處理后的廢水會產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體)。除去NO的離子方程式為____________________。

(二)某工廠對制革工業污泥中Cr元素的回收與再利用工藝如下(硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)：

常溫下部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

陽離子	Fe3＋	Fe2＋	Mg2＋	Al3＋	Cu2＋	Cr3＋
開始沉淀時的pH	1.9	7.0	－	－	4.7	－
沉淀完全時的pH	3.2	9.0	11.1	8	6.7	9(＞9溶解)

(1)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是________(至少寫一條)。

(2)H2O2的作用是______________。

(3)調pH＝8是為了除去__________(填Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。

(4)鈉離子交換樹脂的原理為Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，被交換的雜質離子是____________(填Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。

(5)試配平氧化還原反應方程式：______

Na2Cr2O7＋SO2＋H2O===Cr(OH)(H2O)5SO4＋Na2SO4；

每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4轉移電子的數目為____________。

(三)印刷電路銅板腐蝕劑常用FeCl3。腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的濃度均為0.10 mol·L－1，請參照上表給出的數據和提供的藥品，簡述除去CuCl2溶液中Fe3＋ 和Fe2＋的實驗步驟：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③過濾。(提供的藥品：Cl2、濃H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。

Answer 1

【答案】 2Al＋OH－＋NO2－＋2H2O===2AlO2－＋NH3H2O 升高溫度、攪拌、過濾后再向濾渣中加入硫酸(多次浸取)、適當延長浸取時間(只要答出任意一點即可，其他合理答案也可) 將Fe2＋和Cr3＋氧化 Fe3＋、Al3＋ Mg2＋、Ca2＋ 1　3　11　2　1 3NA 通入足量氯氣將Fe2＋氧化成Fe3＋ 加入CuO調節溶液的pH至3.2～4.7

【解析】（一）由題意，能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體是氨氣，鋁與強堿反應生成偏鋁酸鹽，鋁是還原劑，NO2-是氧化劑，所以發生氧化還原反應生成偏鋁酸鹽和一水合氨，離子方程式為：2Al+OH-+NO2-+2H2O=2AlO2-+NH3H2O。

（二）（1）酸浸時，可從使其充分反應和提高反應速率等方面采取措施來提高浸取率，如：升高溫度、攪拌、過濾后再向濾渣中加入硫酸(多次浸取)、適當延長浸取時間等。

（2）由已知pH表結合流程，加雙氧水將Fe2＋氧化為Fe3＋，加NaOH調節pH除去Fe3＋和Al3+，同時雙氧水也氧化了Cr3＋，避免了加NaOH時也被部分除去，故H2O2的作用是將Fe2＋和Cr3＋氧化。

（3）根據“部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH表”，調pH＝8時，可除去Fe3＋、Al3＋。

（4）除去Fe3＋、Al3＋后溶液中雜質陽離子主要是Ca2＋、Mg2＋，故被鈉離子交換樹脂交換的雜質離子是Ca2＋、Mg2＋。

（5）硫元素的化合價由+4→+6，鉻元素化合價由+6→+3，根據得失電子守恒（化合價升降相等），Na2Cr2O7和SO2的系數之比為1：3，再根據原子守恒配平其它部分，結果為：Na2Cr2O7＋3SO2＋11H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4＋Na2SO4；每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4轉移電子的數目為3NA。

（三）①除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+，根據“部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH表”，若使Fe2+轉化為沉淀時，銅離子已經完全沉淀，所以首先把Fe2+氧化為為Fe3+，根據除雜原則，不引入新的雜質，所以可通入足量氯氣，故答案為：通入足量氯氣將Fe2＋氧化成Fe3＋；②通入足量氯氣后溶液顯酸性，所以要加入某種物質調節pH，且不引入新雜質，可加入氧化銅，pH為3.2時，Fe3＋沉淀完全，當溶液的pH為4.7時，Cu2+開始沉淀，所以要使Fe3+和Cu2+分離，可加入CuO調節溶液的pH至3.2～4.7。