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+、Al3+、Ca2+和Mg2+。

(1)實驗室用18.4mol·L-1的濃硫酸配制250mL 4.8 mol·L-1的硫酸溶液，需量取濃硫酸___________mL；配制時所用玻璃儀器除量筒、燒杯和玻璃棒外，還需_________。

(2)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有____________________________。(答出兩點)。

(3)H2O2的作用是將濾液I中的Cr3+轉化為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	5.4 (>8溶解)	9(>9溶解）

加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr2O72-轉化為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進行還原時發生反應的化學方程式:______________________ 。

Answer 1

【答案】 65 250mL容量瓶、膠頭滴管 升高溫度（加熱）、攪拌等 2Cr3++ 3H2O2+ H2O ＝Cr2O72-+ 8H+ Ca2+、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 Ca2+、Mg2+ 3SO2＋2Na2CrO4＋12H2O===2CrOH(H2O)5SO4↓＋Na2SO4＋2NaOH (3SO2+ 2CrO42-+ 12H2O＝2CrOH(H2O)5SO4↓+ SO42-+ 2OH-)

【解析】（1）設需要的濃硫酸的體積為VmL，根據溶液稀釋定律C濃V濃=C稀V稀可知：18.4mol·L－1×VmL=250ml×4.8mol·L－1，解得V=65mL；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，故答案為：250mL容量瓶、膠頭滴管；（2）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；攪拌；增大固體顆粒的表面積；（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，故答案為：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－轉化為CrO42－。溶液PH=8，Fe3＋、Al3＋沉淀完全，濾液Ⅱ中陽離子主要Na＋、Ca2＋和Mg2＋；超過PH=8，氫氧化鋁是兩性氫氧化物會溶解于強堿溶液中影響鉻離子的回收利用；故答案為：Na＋、Mg2＋、Ca2＋；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，故答案為：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，依據原子守恒分析書寫配平；33SO2＋2Na2CrO4＋12H2O===2CrOH(H2O)5SO4↓＋Na2SO4＋2NaOH (3SO2+ 2CrO42-+ 12H2O＝2CrOH(H2O)5SO4↓+ SO42-+ 2OH-)，故答案為：3SO2＋2Na2CrO4＋12H2O===2CrOH(H2O)5SO4↓＋Na2SO4＋2NaOH (3SO2+ 2CrO42-+ 12H2O＝2CrOH(H2O)5SO4↓+ SO42-+ 2OH-)。