Question

【題目】利用化學(xué)原理可以對工廠排放的廢水、廢渣等進(jìn)行有效檢測與合理處理。某工廠對制革工業(yè)污泥中Cr(Ⅲ)的處理工藝流程如下：

已知：酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等。

（1）配制500mL4.8mol/L的稀硫酸溶液，需要的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還需要______。

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

（3）H2O2的作用是將濾液Ⅰ中的Cr3＋轉(zhuǎn)化為Cr2O，則此反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為________�？刂破渌麠l件不變，反應(yīng)溫度對Cr3＋轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示。請分析溫度超過70 ℃時(shí)，Cr3＋轉(zhuǎn)化率下降的原因是__________。

（4）常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH如下：

陽離子	Fe3＋	Al3＋	Cr3＋
開始沉淀時(shí)的pH	2.7	—	—
沉淀完全時(shí)的pH	3.7	5.4(＞8溶解)	9(＞9溶解)

①用NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH不能超過8，其理由是_________。

②當(dāng)pH＝8時(shí)，Mg2＋是否開始沉淀(溶液中鎂離子濃度約為1 mol·L－1)________(填 “是”或“否”)。已知Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11。

（5）上述流程中，加入NaOH溶液后，溶液呈堿性，Cr2O72-轉(zhuǎn)化為CrO42-，寫出上述流程中用SO2進(jìn)行還原反應(yīng)生成CrOH(H2O)5SO4沉淀的離子方程式 _________。

（6）Cr(OH)3和Al(OH)3類似，也是兩性氫氧化物，寫出向CrCl3溶液中逐滴加NaOH溶液至過量的離子方程式_____________。

Answer 1

【答案】500moL容量瓶、膠體滴管 適當(dāng)升高溫度(加熱) 攪拌 3∶2 雙氧水在較高溫度下發(fā)生分解，濃度降低 pH超過8會使部分Al(OH)3溶解生成AlO2-，最終影響Cr回收與再利用 否 3SO2＋2CrO42-＋12H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓＋SO42-＋2OH－ Cr3+＋3OH－ = Cr(OH)3↓

Cr(OH)3＋OH－= [Cr(OH)4]－ ［或Cr(OH)3＋OH－= CrO2－＋2H2O］

【解析】

含鉻污泥預(yù)處理后，用硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+，加入過氧化氫氧化鉻離子為高價(jià)態(tài)，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH=8使其他離子沉淀，過濾得到濾液用鈉離子交換樹脂交換鎂離子和鈣離子，得到 溶液中通入二氧化硫還原得到CrOH(H2O)5SO4，據(jù)此分析。

（1）配置一定物質(zhì)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：500mL容量瓶、膠頭滴管；

（2）酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施是：適當(dāng)升高溫度(加熱)、攪拌；

（3）雙氧水有強(qiáng)氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)，Cr3+有還原性，Cr3+能被雙氧水氧化為高價(jià)離子，以便于與雜質(zhì)離子分離，反應(yīng)的離子方程為：2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+，反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶2；

溫度升高超過70℃時(shí)過氧化氫分解，使平衡逆向進(jìn)行，Cr（Ⅲ）轉(zhuǎn)化率下降，故答案為：較高溫度下雙氧水分解；

（4）①超過pH=8，氫氧化鋁是兩性氫氧化物會溶解于強(qiáng)堿溶液中影響鉻離子的回收利用；鈉離子交換樹脂交換的離子是鈣離子和鎂離子；

②當(dāng)pH=8時(shí)，c(Mg2+)c2(OH-)=(Ksp[Mg(OH)2]=1. 8×10-11，c(Mg2+)===18mol/L, 溶液中鎂高子濃度不超過1mol·L-1，因此，此時(shí)Mg2+不沉淀；

（5）根據(jù)流程可知，用SO2進(jìn)行還原CrO42-，發(fā)生反應(yīng)生成CrOH(H2O)5SO4沉淀的離子方程式為3SO2＋2CrO42-＋12H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓＋SO42-＋2OH－；

（6）Cr(OH)3和Al(OH)3類似，也是兩性氫氧化物，向CrCl3溶液中逐滴加NaOH溶液至過量的離子方程式為Cr3+＋3OH－ = Cr(OH)3↓、Cr(OH)3＋OH－= [Cr(OH)4]－ ［或Cr(OH)3＋OH－= CrO2－＋2H2O］。