Question

9．分析下列水處理方法，完成下列問題：
（1）處理含Cr₂O₇^2-工業(yè)廢水的工藝：
①工藝一：含Cr₂O₇^2-的工業(yè)廢水$\stackrel{調(diào)節(jié)pH=2-3}{→}$$\stackrel{加入Na_{2}S_{2}O_{3}溶液}{→}$Cr³⁺、SO₄^2-…→．為了進(jìn)一步除去上述流程中生成的Cr³⁺，請你設(shè)計一個處理方案：加入NaOH．
②工藝二：向廢水中加入過量的FeSO₄溶液，經(jīng)過一系列反應(yīng)后，F(xiàn)eSO₄溶液和Cr₂O₇^2-可形成鐵氧體沉淀，從而除去鉻元素．若使含1mol Cr₂O₇^2-的廢水中的Cr₂O₇^2-完全轉(zhuǎn)化為一種化學(xué)式為Cr_0.5Fe_2.5O₄的鐵氧體（其中的鉻元素為+3價），理論上需要綠礬（FeSO₄•7H₂O）的質(zhì)量不少于2780g，上述得到的鐵氧體中，F(xiàn)e³⁺和Fe²⁺的個數(shù)之比3：2．
（2）如下是處理含氰（主要以CN^-形式存在）廢水工藝流程的一部分：含氰廢水$\stackrel{調(diào)節(jié)pH=12}{→}$$\stackrel{加入ClO_{2}}{→}$．發(fā)生上述轉(zhuǎn)化后CN^-中碳元素轉(zhuǎn)化為+4價，氮元素轉(zhuǎn)化為0價，氯元素轉(zhuǎn)化為-1價，若廢水中CN^-的濃度為300mg/L，含氰廢水的流量為0.8m³/h，為保證安全，實際投放的ClO₂為理論值得1.3倍，則為了完成上述過程每小時實際應(yīng)該投入的ClO₂的質(zhì)量為0.81kg（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
（3）監(jiān)測水中氯化物含量可采用硝酸汞滴定法，酸化的水樣用硝酸汞滴定時可生成難電離的氯化汞，滴定到終點時過量的汞離子可與指示劑作用使溶液顯示紫色．飲用水中的其他物質(zhì)在通常濃度下對滴定不產(chǎn)生干擾，但水的色質(zhì)、高價鐵、六價鉻、硫化物（如S^2-）對實驗有干擾．
①滴定前常用氫氧化鋁懸濁液處理水樣，其目的是吸附水中有色物質(zhì)（脫色）．
②若水中含有Cr₂O₇^2-，常在滴定前向水樣中加入一定量的對苯二酚，其目的是將水樣可能含有的高鐵離子及鉻酸鹽還原．

Answer 1

分析 （1）①加堿使Cr³⁺形成溶度積極小的氫氧化鉻，而除去；
②1mol Cr₂O₇^2-的廢水中的Cr₂O₇^2-完全轉(zhuǎn)化為一種化學(xué)式為Cr_0.5Fe_2.5O₄的鐵氧體，根據(jù)原子守恒，生成Cr_0.5Fe_2.5O₄的物質(zhì)的量為：$\frac{2}{0.5}$=4mol，所以理論上需要綠礬（FeSO₄•7H₂O）的物質(zhì)的量為：4mol×2.5=10mol，根據(jù)m=nM，計算求解；Cr_0.5Fe_2.5O₄中鐵的平均化合價為：$\frac{8-0.5×3}{2.5}$=+2.6價，設(shè)Fe³⁺和Fe²⁺的個數(shù)之比x：y，則$\frac{3x+2y}{x+y}=2.6$，解之得0.4x=0.6y，由此分析解答；
（2）根據(jù)2CN^-+2ClO₂=2CO₂↑+N₂↑+2Cl^-進(jìn)行計算；
（3）①滴定前常用氫氧化鋁懸濁液疏松多孔，具有極強的吸附性；
②對苯二酚具有很的還原性，能還原高價鐵、六價鉻．

解答 解：（1）①加堿使Cr³⁺形成溶度積極小的氫氧化鉻，而除去，故答案為：加入NaOH；
②1mol Cr₂O₇^2-的廢水中的Cr₂O₇^2-完全轉(zhuǎn)化為一種化學(xué)式為Cr_0.5Fe_2.5O₄的鐵氧體，根據(jù)原子守恒，生成Cr_0.5Fe_2.5O₄的物質(zhì)的量為：$\frac{2}{0.5}$=4mol，所以理論上需要綠礬（FeSO₄•7H₂O）的物質(zhì)的量為：4mol×2.5=10mol，所以m=nM=10mol×278g/mol=2780g，Cr_0.5Fe_2.5O₄中鐵的平均化合價為：$\frac{8-0.5×3}{2.5}$=+2.6價，設(shè)Fe³⁺和Fe²⁺的個數(shù)之比x：y，則$\frac{3x+2y}{x+y}=2.6$，解之得0.4x=0.6y，所以x：y=3：2，故答案為：2780；3：2；
（2）若含氰廢水流量為0.8m³/h，含氰（CN^-）濃度為300mg/L，1小時廢水中含（CN^-）的質(zhì)量為0.8×10³L×300mg/L=2.4×10⁴mg=24g，含（CN^-）的物質(zhì)的量為$\frac{24g}{26g/mol}$=$\frac{12}{13}$mol，根據(jù)2CN^-+2ClO₂=2CO₂↑+N₂↑+2Cl^-，CN^-～ClO₂，理論需ClO₂的物質(zhì)的量為$\frac{12}{13}$mol，實際需$\frac{12}{13}$×1.3=1.2mol，則完成氧化每小時共需投入ClO₂質(zhì)量為1.2mol×67.5g/mol=81g=0.81kg，
故答案為：0.81；
（3）①滴定前常用氫氧化鋁懸濁液疏松多孔，具有極強的吸附性，來吸附水中有色物質(zhì)（脫色），故答案為：吸附水中有色物質(zhì)（脫色）；
②對苯二酚具有很的還原性，能還原高價鐵、六價鉻，以防對后繼滴定產(chǎn)生干擾，故答案為：將水樣可能含有的高鐵離子及鉻酸鹽還原．

點評 本題主要考查了工業(yè)廢水的分類處理，注意氧化還原反應(yīng)的靈活運用和相關(guān)的化學(xué)知識是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．