Question

【題目】利用化學原理可以對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測與合理處理。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Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+）：

部分陽離子常溫下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）實驗室用18.4 mol·L-1的濃硫酸配制250 mL 4.8 mol·L-1的硫酸溶液，所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和吸量管（一種能精確量取一定體積液體的儀器）外，還需______________________。

（2）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有___________________________。(寫出兩個措施)

（3）加入H2O2的作用是_____________________________________。

（4）加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr2O72―轉化為CrO42―。濾液Ⅱ中陽離子主要有______；但溶液的pH不能超過8，其理由是_______________。

（5）鈉離子交換樹脂的反應原理為：Mn+＋nNaR→MRn＋nNa+，利用鈉離子交換樹脂除去濾液Ⅱ中的金屬陽離子是___________________。

（6）寫出上述流程中用SO2進行還原的離子方程式___________________________。

Answer 1

【答案】250mL容量瓶、燒杯 升高反應溫度、增大固體顆粒的表面積、加快攪拌速度等 Cr3+轉化為Cr2O72- Na+、Mg2+、Ca2+ pH超過8會使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－，最終影響Cr(III)回收與再利用 Ca2+、Mg2+ 3SO2+ 2Na2CrO4+ 12H2O＝2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+ 2NaOH

【解析】

向含鉻污泥中加入稀硫酸和水并將溶液pH調節為1，根據信息①知，硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+，然后過濾，向濾液中加入雙氧水，發生2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+，Cr3+被氧化生成Cr2O72-，然后向溶液中加入NaOH溶液并調節溶液的pH=8，根據表中數據知，溶液中Fe3+、Al3+生成沉淀，且溶液中Cr2O72-轉化為CrO42-，然后過濾，向濾液中加入鈉離子交換樹脂，除去Ca2+和Mg2+，最后向溶液中通入二氧化硫，發生反應2 CrO42-+3SO2+12H2O=2Cr（OH）（H2O）5SO4↓+SO42-+2OH-，以此來解答。

（1）配置一定物質的量濃度的溶液所需的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和膠頭滴管，故答案為250mL容量瓶、膠頭滴管；

（2）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是升高反應溫度、增大固體顆粒的表面積、加快攪拌速度等；故答案為升高反應溫度、增大固體顆粒的表面積、加快攪拌速度等。

（3）雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質，Cr3+有還原性，Cr3+轉化為Cr2O72-；故答案為Cr3+轉化為Cr2O72-；

（4）堿性條件下Cr2O72-轉化為CrO42-，加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr2O72-轉化為CrO42-，濾液Ⅱ中陽離子主要有Na+、Ca2+、Mg2+；但溶液的pH不能超過8，其理由是pH超過8會使部分Al（OH）3溶解生成AlO2-，最終影響Cr（Ⅲ）回收與再利用，故答案為pH超過8會使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－，最終影響Cr(III)回收與再利用；

（5）鈉離子交換樹脂交換 的離子是Mg2+、Ca2+，從而除去雜質離子Mg2+、Ca2+，故答案為Mg2+、Ca2+；

（6）上述流程中用SO2進行還原時發生反應的化學方程式為3SO2+2Na2CrO4+12H2O=2CrOH（H2O）5SO4↓+Na2SO4+2NaOH，故答案為3SO2+2Na2CrO4+12H2O=2CrOH（H2O）5SO4↓+Na2SO4+2NaOH。