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(yè)污泥中Cr(III)的工藝如下：

其中硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。

（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、玻璃棒和量筒外，還需 。

（2）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有 、 。

（3）H2O2的作用是將濾液Ⅰ中的Cr3+轉(zhuǎn)化為Cr2O72―，寫出此反應的離子方程式： 。

（4）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，Cr2O72―轉(zhuǎn)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進行還原的化學方程式 。

Answer 1

【答案】（1）250mL容量瓶（2分）、膠頭滴管（2分）

（2）升高反應溫度、增大固體顆粒的表面積、加快攪拌速度等（3點中答到2點即給5分）

（3）2Cr3+ + 3H2O2 + H2O ＝ Cr2O72—+ 8H+（3分）

（4）Na+、Mg2+、Ca2+（3分）

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（3分）

（5）Ca2+、Mg2+（2分）

（6）3SO2 + 2Na2CrO4 + 12H2O ＝ 2CrOH(H2O)5SO4↓+ Na2SO4 + 2NaOH （2分）

或3SO2 + 2CrO42－ + 12H2O ＝ 2CrOH(H2O)5SO4↓+ SO42－ + 2OH－）

【解析】

試題分析：（1）配置一定物質(zhì)的量濃度的溶液所需的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、吸量管、250mL容量瓶和膠頭滴管。

（2）根據(jù)影響化學反應速率的因素，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。

（3）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，則離子方程式為2Cr3+ + 3H2O2 + H2O ＝ Cr2O72—+ 8H+。

（4）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Cr2O72-，加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr2O72-轉(zhuǎn)化為CrO42-，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+；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鈣離子和鎂離子，答案為Ca2+、Mg2+。

（6）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的Na2CrO4氧化為硫酸，Na2CrO4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)原子守恒配平，離子方程式為3SO2 +2Na2CrO4+12H2O＝2CrOH(H2O)5SO4↓+ Na2SO4 + 2NaOH。