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 污泥中Cr（III）的處理工藝流程如下。

已知：①硫酸浸取后溶液中的金屬離子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+；

②CrOH（H2O）5SO4難溶于水。

（1）濃H2O2溶液的作用是將濾液I中的Cr3+轉化為Cr2O72-，寫出此反應的離子方程式:____________。

（2）常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下：

陽離子	Fe3+	Mg2+	Al3+	Cr3+
開始沉淀時的pH	2.7	-	-	-
沉淀完全時的pH	3.7	11.1	5.2	5.6

加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr2O72-轉化為Cr2O42-，其離子方程式為______________________。此步驟中濾液的pH調至8，通過沉淀除去的金屬離子為___________；此步驟中沒有繼續調高將Mg2+除去，理由是______________________。

（3）鈉離子交換樹脂的反應原理為Mn++nNaR→MRn+nNa+，利用該方法主要除去的濾液II中的Mg2+， 若測得濾液II通過鈉離子交換柱后溶液中c（Na+）為amol/L，則濾液II中c（Mg2+）為___________。

（4）寫出上述流程中用SO2進行還原時發生反應的離子方程式：_________________________________。

Answer 1

【答案】3H2O2+ H2O +2Cr3+==Cr2O72-+ 8H+ Cr2O72-+ 2OH- == 2CrO42-+ H2O Fe3+，Al3+ 防止堿性太強，鋁離子轉變為偏鋁酸根離子 a/2 SO2+2CrO42-+12H2O==SO42-+ CrOH（H2O）SO4+ 2OH-

【解析】

含鉻污泥預處理后，用硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋，加入過氧化氫氧化鉻離子為高價態，加入氫氧化鈉溶液調節溶液PH=8使其他離子沉淀，過濾得到濾液用鈉離子交換樹脂交換鎂離子和鈣離子，得到 溶液中通入二氧化硫還原得到Cr(OH)(H2O)5SO4。

(1)Cr3＋轉化為Cr2O72－，Cr的化合價從＋3升高到＋6，H2O2中O的化合價降低，根據得失電子守恒和原子守恒，寫出化學方程式3H2O2+ H2O +2Cr3+=Cr2O72-+ 8H+；

(2)加入OH－后，Cr2O72－轉化為CrO42－化合價沒有變化，根據電荷守恒和原子守恒，可得離子方程式Cr2O72-+ 2OH- = 2CrO42-+ H2O。根據表格中所給的信息，pH=8時，Fe3＋、Al3＋完全沉淀，溶液中Cr是以6價Cr的形式存在，所以沒有Cr3＋形成的沉淀。pH=8時，沉淀中有Fe(OH)3和Al(OH)3，要使Mg2＋沉淀，pH繼續提高，但是Al(OH)3是兩性氫氧化物，Al(OH)3會溶于過量的堿，所以堿性不能太強，防止堿性太強，鋁離子轉變為偏鋁酸根離子；

(3)根據反應原理為Mn++nNaR→MRn+nNa+，交換過程遵循電荷守恒，將Mg2＋帶入，Mg2＋＋2NaR→MR2＋2Na＋，Mg2＋和Na＋的比例為1：2。可以知道若交換后，c(Na+)為amol/L，則交換前，c(Mg2＋)=a/2mol·L－1；

(4)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Na2CrO4氧化為硫酸，Na2CrO4氧被還原為CrOH(H2O)5SO4，水溶液中生成氫氧化鈉溶液和硫酸反應生成硫酸鈉，依據原子守恒分析書寫配平；3SO2+2Na2CrO4+12H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH。