Question

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NO₂^-，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NO₂^-的離子方程式為________。
(二)某工廠對制革工業污泥中Cr(Ⅲ)回收與再利用工藝如下(硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr^3＋，其次是Fe^3＋、Fe^2＋、Al^3＋、Ca^2＋、Mg^2＋)：

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)調pH＝8是為了除去________(填Fe^3＋、Al^3＋、Ca^2＋、Mg^2＋)。
(3)鈉離子交換樹脂的原理為M^n＋＋nNaR→MR_n＋nNa^＋，被交換的雜質離子是________(填Fe^3＋、Al^3＋、Ca^2＋、Mg^2＋)。
(4)試配平氧化還原反應方程式：□Na₂Cr₂O₇＋□SO₂＋□H₂O = □Cr(OH)(H₂O)₅SO₄＋□Na₂SO₄；每生成1mol Cr(OH)(H₂O)₅SO₄消耗SO₂的物質的量為________。
(三)印刷電路銅板腐蝕劑常用FeCl₃。腐蝕銅板后的混合濁液中，若Cu^2＋、Fe^3＋和Fe^2＋的濃度均為0.10mol·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Fe^3＋和Fe^2＋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

（15分）
(一)2Al＋OH^－＋NO₂^-＋2H₂O===2AlO₂^-＋NH₃·H₂O
(二)(1)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)
(2)Fe^3＋、Al^3＋　(3)Mg^2＋、Ca^2＋　(4)1　3　11　2　1　1.5mol
(三)①通入足量氯氣將Fe^2＋氧化成Fe^3＋　②加入CuO調節溶液的pH至3.2～4.7

解析試題分析：(一) 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，說明氮的還原產物為NH₃, 除去NO₂^-的離子方程式為：2Al＋OH^－＋NO₂^-＋2H₂O===2AlO₂^-＋NH₃·H₂O，答案為：2Al＋OH^－＋NO₂^-＋2H₂O===2AlO₂^-＋NH₃·H₂O；
(二)(1) 酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施可以從溫度、濃度、時間、改變反應物粒子大小等角度去答。答案為：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)；
⑵從表中看出，pH小于8時Fe^3＋（3.2）、Al^3＋（8）均沉淀完全，答案：Fe^3＋、Al3^＋；
⑶Fe^3＋、Al3^＋已經沉淀，溶液中還有Ca^2＋、Mg^2＋，用離子交換樹脂除去，答案：Ca^2＋、Mg^2＋；
⑷用化合價升降法或電子守恒配平方程式： 1 Na₂Cr₂O₇＋  3 SO₂＋ 11 H₂O =   2 Cr(OH)(H₂O)₅SO₄＋ 1 Na₂SO₄，由方程式每生成1mol Cr(OH)(H₂O)₅SO₄消耗SO₂的物質的量為1.5mol,答案：1　3　11　2　1　1.5mol
(三)Fe^2＋ 在PH=9.0時才沉淀完全，而此時Cu^2＋ 已經沉淀，所以要能Cl₂將Fe^2＋ 氧化成Fe^3＋ ,然后加CuO或Cu (OH)₂或Cu₂(OH)₂CO₃調節PH至3.2～4.7。答案：①通入足量氯氣將Fe^2＋氧化成Fe^3＋　②加入CuO調節溶液的pH至3.2～4.7。
考點：氧化還原反應的配平、化學速率、Fe^3＋ 等常見離子的性質和除雜等基礎知識，中等難度。