Question

（2012?湖南模擬）2011年8月12日，網傳云南曲靖市越州鎮約5000余噸的重毒化工廢料鉻渣非法丟放，毒水被直接排放到南盤江中．被污染的水中主要含有Cr³⁺，同時還含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，且酸性較強．
Ⅰ．污泥中Cr⁺回收與再利用工藝如下（硫酸浸取液中的金屬離子主要是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18.4mol?L^-1的濃硫酸配制250mL 4.8mol?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

250mL容量瓶、膠頭滴管．

（2）加入H₂O₂的作用是

將濾液Ⅰ中的Cr³⁺轉化為Cr₂O₇^2-，以便于與雜質離子分離

．調節溶液的pH=8是為了除去

Fe³⁺、Al³⁺

離子．
（3）還原過程發生以下反應，請配平：

1

Na₂Cr₂O₇+

3

SO₂+

11

H₂O

═

2

Cr（OH）（H₂O）₅ SO₄+

Na₂SO₄

Na₂SO₄
Ⅱ．工業廢水中常含有一定量的Cr2

O

2- 7

和Cr

O

2- 4

，它們會對人類及生態系統產生很大損害，必須進行處理．其中一種處理方法為電解法，該法用Fe做電極，電解含Cr2

O

2- 7

的酸性廢水，隨著電解進行，陰極附近溶液pH升高，產生Cr（OH）₃沉淀．
陽極的電極反應式為

Fe-2e^-═Fe²⁺

．
電解時能否用Cu電極來代替Fe電極？

不能

（填“能”或“不能”），理由是

因陽極產生的Cu²⁺不能使Cr₂O₇^2-還原到低價態

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）依據溶液配制的步驟和過程分析所用到的儀器，主要儀器應有配制溶液的容量瓶和定容需要的膠頭滴管；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；
（2）根據雙氧水的性質分析，雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質；硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Fe³⁺、Al³⁺轉化為沉淀除去；
（3）依據流程圖中的轉化關系和產物，結合二氧化硫的還原性，利用氧化還原反應原理分析書寫，
Ⅱ．用Fe為電極進行電解生成Fe²⁺，作為還原劑還原Cr₂O₇^2-；

解答：解：Ⅰ．（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）雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質，Cr³⁺有還原性，Cr³⁺能被雙氧水氧化為Cr₂O₇^2-，以便于與雜質離子分離，硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入NaOH溶液使溶液呈堿性，溶液pH=8，Fe³⁺、Al³⁺轉化為沉淀除去；
故答案為：將濾液Ⅰ中的Cr³⁺轉化為Cr₂O₇^2-，以便于與雜質離子分離；Fe³⁺、Al³⁺；
（3）二氧化硫具有還原性，被濾液Ⅱ中通過離子交換后的溶液中Na₂Cr₂O₇氧化為硫酸，Na₂Cr₂O₇氧被還原為CrOH（H₂O）₅SO₄，水溶液中生成硫酸反應生成硫酸鈉，依據原子守恒分析書寫配平；Na₂Cr₂O₇+3SO₂+11H₂O═2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄，
故答案為：1、3、11H₂O、2、1Na₂SO₄；
Ⅱ．用Fe為電極進行電解，鐵作陽極，陽極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺，作為還原劑還原Cr₂O₇^2-，而銅電極作陽極生成Cu²⁺不能還原Cr₂O₇^2-，故不用Cu電極來代替Fe電極，
故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；不能；因陽極產生的Cu²⁺不能使Cr₂O₇^2-還原到低價態；

點評：本題考查了溶液配制、化學方程式的配平、物質的分離等知識點，難度較大，注意會運用溶液的pH值對溶液中的離子進行分離，除雜的原則是：除去雜質且不引進新的雜質．