Question

1．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(yè)污泥中Cr（Ⅲ）的處理工藝流程如下．

其中硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、A1³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺．
（1）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有升高反應溫度；增大固體顆粒的表面積（答出兩點）．
（2）H₂O₂的作用是將濾液I中的Cr³⁺轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，寫出此反應的離子方程式：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺．
（3）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	8	9（＞9溶解）

加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為CrO₄^2-．濾液II中陽離子主要有Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺；
（4）鈉離子交換樹脂的反應原理為Mⁿ⁺+nNaR→MR_n+nNa⁺，利用鈉離子交換樹脂除去的濾液II中的金屬陽離子是Ca²⁺、Mg²⁺．
（5）寫出上述流程中用SO₂進行還原時發(fā)生反應的化學方程式：3SO₂+2Na₂CrO₄+12H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄+2NaOH．

Answer 1

分析 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(tài)，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)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）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是延長浸取時間、加快溶解速度等措施；硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，酸浸是溶解物質(zhì)為了提高浸取率，可以升高溫度增大物質(zhì)溶解度，增大接觸面積增大反應速率，或加快攪拌速度等；
（2）根據(jù)雙氧水的性質(zhì)分析，雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)，依據(jù)氧化還原反應電子守恒、原子守恒配平書寫離子方程式；
（3）硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺．加入過氧化氫氧化鉻離子為Cr₂O₇^2-，加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為CrO₄^2-；溶液PH=8，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺沉淀完全，濾液Ⅱ中陽離子主要Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺；
（4）鈉離子交換樹脂交換 的離子是鈣離子和鎂離子；
（5）依據(jù)流程圖中的轉(zhuǎn)化關系和產(chǎn)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．

解答 解：（1）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是：延長浸取時間、加快溶解速度等措施，
故答案為：升高反應溫度；增大固體顆粒的表面積；
（2）雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)，Cr³⁺有還原性，Cr³⁺能被雙氧水氧化為高價離子，以便于與雜質(zhì)離子分離，
故答案為：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
（3）硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入過氧化氫氧化鉻離子為Cr₂O₇^2-，加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為CrO₄^2-，溶液PH=8，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺沉淀完全，濾液Ⅱ中陽離子主要Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，
故答案為：Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺；
（4）鈉離子交換樹脂交換的離子是鈣離子和鎂離子，故答案為：Ca²⁺、Mg²⁺；
（5）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(jù)原子守恒分析書寫配平；3SO₂+2Na₂CrO₄+12H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄+2NaOH，
故答案為：3SO₂+2Na₂CrO₄+12H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄+2NaOH．

點評 本題考查了離子方程式、化學方程式的書寫、物質(zhì)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(zhì)且不引進新的雜質(zhì)．