Question

3．含鉻的廢水具有毒性，必須進行處理才能排放．某同學取某工業(yè)強酸性廢水中主要含有Cr³⁺，同時還含有少量的Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，在實驗室進行回收與再利用工藝．其主要流程處理如下

已知：Cr（OH）₃$\stackrel{NaOH}{→}$NaCrO₂$\stackrel{Cl_{2}}{→}$Na₂CrO₄$\stackrel{酸化}{→}$Na₂Cr₂O₇
（1）操作Ⅰ的名稱過濾，試劑甲作用是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，濾渣Ⅰ的主要成分為Fe（OH）₃（寫化學式）．
（2）實驗中所用NaOH溶液的濃度為6mol•L^-1，現(xiàn)用NaOH固體配制250mL 6mol•L^-1 的NaOH溶液，除燒杯、玻璃棒外，還必需用到的玻璃儀器有250mL容量瓶、膠頭滴管．
（3）廢水處理流程中生成濾渣Ⅲ的離子方程式為2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）對濾液Ⅳ進行冰浴便可得到Na₂Cr₂O₇，過濾后，應用少量冷水洗滌Na₂Cr₂O₇，其目的是除去晶體表面殘留的雜質(zhì)，減小Na₂Cr₂O₇的損耗．
（5）已知鉻對環(huán)境能造成嚴重污染．過去處理含鉻廢水的方法是廢液中加入焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）將Cr₂O₇^2-轉化為毒性較低的Cr³⁺，再調(diào)節(jié)pH為8使鉻元素沉降．
①Na₂S₂O₅參加反應的離子方程式為3S₂O₅^2-+2Cr₂O₇^2-+10H⁺=6SO₄^2-+4Cr³⁺+5H₂O．
②經(jīng)上述工藝處理后的濾液中，理論上Cr³⁺濃度約為3.12×10^-8mg•L^-1．（已知K_sp[Cr（OH）₃]≈6×10^-31）

Answer 1

分析 工業(yè)廢水中含有Cr³⁺，同時還含有少量的Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，且酸性較強，根據(jù)流程圖知，工業(yè)廢水中加入試劑甲后溶液中沒有Fe²⁺，說明廢水中的Fe²⁺被氧化生成Fe³⁺，甲應該具有強氧化性，且不能引進雜質(zhì)，則試劑甲為雙氧水；向溶液中加入過量NaOH溶液，F(xiàn)e³⁺轉化為氫氧化物沉淀，根據(jù)題給信息可知，Al³⁺、Cr³⁺和過量NaOH反應生成可溶性的鈉鹽，然后采用過濾方法得到濾渣I、濾液I，濾渣I為Fe（OH）₃，濾液Ⅱ中含有NaAlO₂、NaCrO₂、NaOH，加入試劑病生成CrO₄^2-，丙應具有氧化性，應為氯氣，然后在濾液中通過過量的二氧化碳，可生成濾渣Ⅲ為Al（OH）₃，濾液Ⅳ經(jīng)冰浴、過濾得到Na₂Cr₂O₇，以此解答該題．

解答 解：（1）由以上分析可知操作I用于分離固體和液體，為過濾操作，甲應該具有強氧化性，將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，濾渣Ⅰ的主要成分為Fe（OH）₃，
故答案為：過濾；將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；Fe（OH）₃；
（2）NaOH固體配制250mL 6mol•L^-1 的NaOH溶液，需要用到稱量、溶解、移液以及定容等操作，除燒杯、玻璃棒外，還必需用到的玻璃儀器有250 mL容量瓶、膠頭滴管，
故答案為：250 mL容量瓶、膠頭滴管；
（3）偏鋁酸鈉和過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，所以廢水處理流程中生成濾渣III的離子方程式為2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）用少量冷水洗滌Na₂Cr₂O₇，可除去晶體表面殘留的雜質(zhì)，減小Na₂Cr₂O₇的損耗，
故答案為：除去晶體表面殘留的雜質(zhì)，減小Na₂Cr₂O₇的損耗；
（5）①焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）將Cr₂O₇^2-轉化為毒性較低的Cr³⁺，同時焦亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉，其反應的離子方程式為：3S₂O₅^2-+2Cr₂O₇^2-+10H⁺=6SO₄^2-+4Cr³⁺+5H₂O；
故答案為：3S₂O₅^2-+2Cr₂O₇^2-+10H⁺=6SO₄^2-+4Cr³⁺+5H₂O；
②pH約為8，則c（OH^-）=10^-6mol/L，已知K_sp[Cr（OH）₃]≈6×10^-31，c（Cr³⁺）=$\frac{6×1{0}^{-31}}{（1{0}^{-6}）^{3}}$=6×10^-13mol/L，則1L溶液中Cr元素的質(zhì)量為6×10^-13mol×52g/mol=3.12×10^-11g=3.12×10^-8mg，則理論上Cr³⁺濃度約為3.12×10^-8mg/L，
故答案為：3.12×10^-8．

點評 本題考查物質(zhì)的制備的綜合應用，為高頻考點和常見題型，把握物質(zhì)的制備方法、溶度積常數(shù)的計算為解答的關鍵，注意信息的應用及相關計算，側重分析與實驗、計算能力的綜合考查，題目難度中等．