Question

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。某工廠對制革工業污泥中Cr(III)的處理工藝如下：

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、玻璃棒和膠頭滴管外，還需                       。

（2）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有                                 、

                                      。(寫出兩個措施)

（3）H₂O₂的作用是將濾液Ⅰ中的Cr³⁺轉化為Cr₂O₇^2―，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，Cr₂O₇^2―轉化為CrO₄^2―。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→MR_n＋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（1分）、量筒（1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2分）

（3）2Cr³⁺ + 3H₂O₂ + H₂O ＝  Cr₂O₇^2—+ 8H⁺（2分）

（4）Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺（2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（2分）

（5）Ca²⁺、Mg²⁺（2分）

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

或3SO₂ + 2CrO₄^2－ + 12H₂O ＝ 2CrOH(H₂O)₅SO₄↓+ SO₄^2－ + 2OH^－）

【解析】（1）考查物質的量濃度的配制。根據所給的儀器可知，好缺少250ml容量瓶和量筒。

（2）考查外界條件對反應速率的影響。可從溫度，濃度和接觸面積等角度進行考慮。

（3）考查氧化還原反應方程式的配平，依據得失電子守恒進行配平。

（4）根據沉淀時的pH值可以判斷，當pH＝8時，溶液中的Fe³⁺、Al³⁺已經以氫氧化物沉淀的形成析出，溶液中的陽離子主要還有Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺。因為pH太高，會溶解氫氧化鋁沉淀，影響其后續實驗的分離和提純。

（5）根據鈉離子交換樹脂的反應原理可知，濾液中的Ca²⁺、Mg²⁺將被交換而除去。

（6）根據物質反應前后的變化可知二氧化硫是用來還原溶液中的CrO₄^2―，其還原產物是CrOH(H₂O)₅SO₄，然后根據得失電子守恒配平即可。