Question

含鉻廢水、鉻渣對環(huán)境的污染問題備受關注，通過化學原理對廢物進行有效處理變廢為寶是目前的一個重要研究課題．
Ⅰ、含鉻廢水的處理：某企業(yè)排放的酸性含鉻廢水中含有較多、毒性較大的，某研究性學習小組利用化學試劑將含鉻廢水中的鉻進行處理并回收利用，其流程如圖：
（1）請寫出通入SO₂時發(fā)生的離子反應：

 

．
（2）該流程中干化污泥的主要成分為

 

（填化學式），寫出加入鋁粒時發(fā)生反應的化學方程式

 

．
（3）還原Cr₂O₇^2-也可以使用其他還原劑，如電解還原法就是使用Fe電極電解酸性含鉻廢水，電解時產(chǎn)生的Fe²⁺作還原劑還原Cr₂O₇^2-變?yōu)镃r³⁺，該反應的離子方程式為

 

．
Ⅱ．含鉻廢渣的處理
鉻渣燒結煉鐵法：鉻渣中約含有55%的氧化鈣和氧化鎂，此外還含有15%左右的氧化鐵，這些都是煉鐵所需的成分．少量的鉻渣代替消石灰同鐵礦粉、煤粉混合，經(jīng)燒結后送入高爐冶煉，六價鉻還原為三價鉻或金屬鉻，金屬鉻熔入鐵水，而其他成分熔入熔渣．煉鐵可使鉻渣徹底解毒并充分利用，是鉻渣治理的良好方法之一．
（4）鉻渣燒結煉鐵法中煤粉的作用是

 

．（寫兩點）
（5）堿性溶液還原法：直接在堿性鉻渣溶液中加入硫化鈉等進行六價鉻的還原反應，形成Cr（OH）₃沉淀后，過濾回收鉻污泥．請配平堿性溶液還原法中發(fā)生的離子反應：

 

Cr₂O₇^2-+

 

S^2-+

 

H₂O═

 

Cr（OH）₃↓+

 

S₂O₃^2-+

 

OH^-
（6）若用堿性溶液還原法處理1L PH=9的含鉻廢水，處理后溶液的PH變?yōu)?0，則理論上在此過程中處理掉的Cr₂O₇^2-的物質的量約為

 

mol．

Answer 1

考點："三廢"處理與環(huán)境保護,氧化還原反應,常見的生活環(huán)境的污染及治理

專題：元素及其化合物

分析：（1）二氧化硫與Cr₂O₇^2-離子發(fā)生氧化還原反應生成SO₄^2-離子和Cr³⁺離子；
（2）根據(jù)干化泥煅燒以后能夠得到Cr₂O₃分析解答；加入鋁粒時發(fā)生鋁熱反應，是用來冶煉高熔點金屬Cr的一種方法；
（3）FeSO₄具有還原性，可與Cr₂O₇^2-+發(fā)生氧化還原反應生成Fe³⁺和Cr³⁺；
（4）煤粉燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑，為高爐冶煉過程提供熱源等；
（5）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，S^2-→S₂O₃^2-，根據(jù)電子轉移守恒配平；
（6）處理1L PH=9的含鉻廢水，處理后溶液的PH變?yōu)?0，消耗氫氧根離子為（10^-4-10^-5）mol/L，依據(jù)4Cr₂O₇^2-+6S^2-+19H₂O═8Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+14OH^-求解．

解答： 解：（1）重鉻酸根具有強氧化性，能將二氧化硫中+4價的硫氧化為+6價，離子反應為：Cr₂O₇^2-+2H⁺+3SO₂═2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+2H⁺+3SO₂═2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；
（2）干化泥煅燒以后能夠得到Cr₂O₃，說明其主要成分為Cr（OH）₃，金屬鋁和Cr₂O₃發(fā)生鋁熱反應可以得到氧化鋁和金屬鉻，反應的化學方程式為2Al+Cr₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Cr，
故答案為：Cr（OH）₃；2Al+Cr₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Cr；
（3）Fe²⁺具有還原性，可與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原反應生成Fe³⁺和Cr³⁺，根據(jù)化合價升降分析反應的離子方程式為6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
（4）少量的鉻渣代替消石灰同鐵礦粉、煤粉混合，經(jīng)燒結后送入高爐冶煉，煤粉的作用煤粉燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑，為高爐冶煉過程提供熱源，還起到高溫填料的作用（寫兩點即可），
故答案為：為高爐冶煉過程提供熱源；燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑；還起到高溫填料的作用（寫兩點即可）；
（5）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，1molCr₂O₇^2-獲得電子物質的量為1mol×2×（6-3）=6mol，S^2-→S₂O₃^2-，2molS^2-失去電子物質的量為1mol×2×[2-（-2）]=8mol，根據(jù)電子轉移守恒，最小公倍數(shù)為24，所以發(fā)生的離子反應為：4Cr₂O₇^2-+6S^2-+19H₂O═8Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+14OH^-，
故答案為：4、6、19、8、3、14；
（6）1L溶液，PH由9變?yōu)?0，說明反應過程中產(chǎn)生了（10^-4-10^-5）mol的OH^-，所以根據(jù)反應
4Cr₂O₇^2-+6S^2-+19H₂O═8Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+14OH^-，
4                                       14
n（Cr₂O₇^2-）                          （10^-4-10^-5）mol
n（Cr₂O₇^2-）≈2.57×10^-5mol，
故答案為：2.57×10^-5．

點評：本題考查含鉻廢水、鉻渣處理，為化學工藝高頻考題，側重于分析應用能力的考查，有利于培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)，提高學習的積極性，注意把握物質的性質，根據(jù)物質的性質和工業(yè)流程解答，題目難度中等．