Question

11．某工廠對制革工業污泥中Cr（Ⅲ）回收與再利用工藝流程如下（硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺）：
已知：①+3價Cr在酸性溶液中性質穩定，當pH＞9時以CrO₄^2-形式存在且易氧化；
②常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀是溶液的pH如下：

陽	Fe	Mg	Al	Cr
開始沉淀時的H	1.9	9.0	--	--
沉淀完全時的H	3．	11.1	8	9　（＞9溶解）

（1）實驗室用18.4mol•L^-1的濃硫酸配制250mL 4.8mol•L^-1的硫酸溶液，所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和吸量管（一種能精確量取一定體積液體的儀器）外，還需量筒、250mL容量瓶、膠頭滴管；
（2）濾渣II是Fe（OH）₃、Al（OH）₃，過濾II步驟能否省略，為什么？
不能，當pH=8時，Al³⁺已經完全轉化為沉淀，若不經過濾除去，當繼續加入NaOH時，Al（OH）₃會溶解，引入雜質離子AlO₂^-．
（3）寫出濾液中加入H₂O₂發生反應的兩種方程式2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H；
（4）取得到的Na₂CrO₄晶體0.48g，加入硫酸溶液得到Na₂CrO溶液，用0.3000 mol•L^-1滴定至終點時（鉻被還原為Cr³⁺），消耗20.00mL標準溶液．
①盛裝FeSO₄標準溶液應用酸式滴定管（填“酸式”或“堿式”），滴定時的操作為：左手控制活塞，右手震蕩錐形瓶，眼睛注視錐形瓶內顏色變化，滴定至終點時，記錄標準液的體積；
②計算該產品中Na₂CrO₄的質量分數為66.67%．

Answer 1

分析 含鉻污泥預處理后，酸浸溶解，用NaOH調節pH=8，Al³⁺、Fe³⁺完全沉淀，過濾除去Fe（OH）₃、Al（OH）₃；再調節pH＞11，沉淀Mg²⁺，加入雙氧水，Cr³⁺能被雙氧水氧化為Na₂CrO₄溶液，蒸發濃縮，冷卻結晶，得到Na₂CrO₄晶體．
（1）依據溶液配制的步驟和過程分析所用到的儀器，主要儀器應有配制溶液的容量瓶和定容需要的膠頭滴管；配置一定物質的量濃度的溶液所需的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和膠頭滴管；
（2）用NaOH調節pH=8，Al³⁺、Fe³⁺完全沉淀；不能省略過濾Ⅱ，若不經過濾除去，當繼續加入NaOH時，Al（OH）₃會溶解，引入雜質離子AlO₂^-；
（3）根據雙氧水的性質分析，雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質，依據氧化還原反應電子守恒、原子守恒配平書寫離子方程式；
（4）①FeSO₄標準溶液顯酸性，用酸式滴定管盛放；
②滴定時，左手控制活塞，右手震蕩錐形瓶，眼睛注視錐形瓶內顏色變化，滴定至終點時，記錄標準液的體積；
③根據滴定關系式計算：Na₂CrO₄～3FeSO₄．

解答 解：含鉻污泥預處理后，酸浸溶解，用NaOH調節pH=8，Al³⁺、Fe³⁺完全沉淀，過濾除去Fe（OH）₃、Al（OH）₃；再調節pH＞11，沉淀Mg²⁺，加入雙氧水，Cr³⁺能被雙氧水氧化為Na₂CrO₄溶液，蒸發濃縮，冷卻結晶，得到Na₂CrO₄晶體．
（1）配置一定物質的量濃度的溶液所需的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、量筒、吸量管、容量瓶和膠頭滴管，
故答案為：量筒、250mL容量瓶、膠頭滴管；
（2）用NaOH調節pH=8，Al³⁺、Fe³⁺完全沉淀，故濾渣Ⅱ是Fe（OH）₃、Al（OH）₃；不能省略過濾Ⅱ，若不經過濾除去，當繼續加入NaOH時，Al（OH）₃會溶解，引入雜質離子AlO₂^-；
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；不能，當pH=8時，Al³⁺已經完全轉化為沉淀，若不經過濾除去，當繼續加入NaOH時，Al（OH）₃會溶解，引入雜質離子AlO₂^-；
（3）雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質，Cr³⁺有還原性，Cr³⁺能被雙氧水氧化為高價離子，以便于與雜質離子分離，反應的離子方程式：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
故答案為：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
（4）①FeSO₄標準溶液顯酸性，用酸式滴定管盛放；故答案為：酸式；
②滴定時，左手控制活塞，右手震蕩錐形瓶，眼睛注視錐形瓶內顏色變化，滴定至終點時，記錄標準液的體積；
故答案為：左手控制活塞，右手震蕩錐形瓶，眼睛注視錐形瓶內顏色變化，滴定至終點時，記錄標準液的體積；
③根據滴定關系式：Na₂CrO₄～3FeSO₄
                   1       3
                   n      0.300mol/L×0.020L，解之得n=0.002mol
m（Na₂CrO₄）=0.002mol×162g/mol=0.324g
該產品中Na₂CrO₄的質量分數為$\frac{0.324g}{0.48g}$×100%=66.67%；
故答案為：66.67%．

點評 本題考查了離子方程式、化學方程式的書寫、物質的分離等知識點，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且不引進新的雜質，本題難度較大．