Question

【題目】云南省曲靖的鉻渣污染經(jīng)媒體報(bào)道后，鉻污染再次引起人們的關(guān)注。利用化學(xué)原理可以對(duì)工廠排放的含鉻廢水、鉻渣等進(jìn)行有效處理。

Ⅰ.含鉻廢水的處理：某企業(yè)排放的含鉻廢水中含有較多毒性較大的Cr2O，某研究性學(xué)習(xí)小組為了變廢為寶，將廢水處理得到金屬鉻，設(shè)計(jì)了如下的工藝流程。

（1）請(qǐng)寫出通入SO2時(shí)發(fā)生的離子反應(yīng)：______________________________________。

（2）寫出加入鋁粒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________。

Ⅱ.鉻渣的處理

鉻渣燒結(jié)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(jié)后送入高爐冶煉，六價(jià)鉻還原為三價(jià)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。

堿性溶液還原法：直接在堿性鉻渣中加入硫化鈉等進(jìn)行六價(jià)鉻的還原反應(yīng)，形成Cr(OH)3沉淀后，過濾回收鉻污泥。

（3）鉻渣燒結(jié)煉鐵法中煤粉的作用是____________。(寫兩點(diǎn))

（4）請(qǐng)配平堿性溶液還原法中發(fā)生的離子反應(yīng)：_______________

Cr2O72-＋S2－＋H2O===Cr(OH)3↓＋S2O32-＋OH－

（5）用足量的CO還原14 g鐵的氧化物的混合物，將生成的氣體通入足量的澄清石灰水中，生成沉淀25 g，則這種混合物可能是________(填序號(hào))；

①FeO、Fe2O3　�、�FeO、Fe3O4　　③Fe2O3、Fe3O4

在這些混合物中，各成分的物質(zhì)的量之比是________。

Ⅲ.電解法處理

工業(yè)上處理含Cr2O72-離子的酸性廢水，采用以下處理方法。①往工業(yè)廢水中加入適量的食鹽(1～2 g·L－1)，攪拌均勻；②用Fe為電極進(jìn)行電解；③鼓入空氣，經(jīng)過一段時(shí)間后，使廢水中的含鉻(有毒)量降到可排放的標(biāo)準(zhǔn)。其原理是：①將Cr2O離子還原為可溶性三價(jià)鉻離子；②要在電解除鉻過程中，使溶液的pH不斷升高，使工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性，再把三價(jià)鉻離子變?yōu)椴蝗苄詺溲趸�物除去�?/span>

（6）加入食鹽的目的是______________________________________________________；電解時(shí)陽極反應(yīng)式為______________。

Answer 1

【答案】Cr2O72-＋3SO2＋2H＋===2Cr3＋＋3SO42-＋H2O 2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr 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(diǎn)即可) 4　6　19　8　3　14 ①③ 1∶2或1∶1 增強(qiáng)導(dǎo)電性 Fe－2e－===Fe2＋

【解析】

(1)二氧化硫與Cr2O72-離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成SO42-離子和Cr3+離子；

(2)Al具有強(qiáng)還原性，能夠?qū)?/span>Cr從其氧化物中還原出來；

(3)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；

(4)Cr2O72-→Cr3+，S2-→S2O32-，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒配平；

(5)可依據(jù)鐵的氧化物與一氧化碳以及二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)的方程式推算鐵的氧化物的化學(xué)式進(jìn)而對(duì)相關(guān)選項(xiàng)作出判斷；

(6)加入適量的NaCl可增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性；陽極鐵失去電子生成亞鐵離子。

(1)重鉻酸根具有強(qiáng)氧化性，能將二氧化硫中+4價(jià)的硫氧化為+6價(jià)，離子反應(yīng)為：Cr2O72-+2H++3SO2═2Cr3++3SO42-+H2O；

(2)根據(jù)鋁熱反應(yīng)的概念，鋁與氧化鉻在高溫下生成鉻和氧化鋁，反應(yīng)方程式為2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr；

(3)少量的鉻渣代替消石灰同鐵礦粉、煤粉混合，經(jīng)燒結(jié)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(diǎn)即可)；

(4)Cr2O72-→Cr3+，1molCr2O72-獲得電子物質(zhì)的量為1mol×2×(6-3)=6mol，S2-→S2O32-，2molS2-失去電子物質(zhì)的量為1mol×2×[2-(-2)]=8mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，最小公倍數(shù)為24，所以發(fā)生的離子反應(yīng)為：4Cr2O72-+6S2-+19H2O═8Cr(OH)3↓+3S2O32-+14OH-；

(5)假設(shè)鐵的氧化物的化學(xué)式為FexOy，則它與一氧化碳反應(yīng)的方程式為：FexOy+yCOxFe+yCO2，Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O，所以可建立FexOy～yCO2～yCaCO3的關(guān)系式；

則有FexOy～yCO2～yCaCO3

56x+16y 100y

14g25g

=，解得：=，則兩元素的質(zhì)量比為56×5:16×7=5:2，而FeO、Fe2O3、Fe3O4三者中鐵與氧的質(zhì)量比分別是：7:2；7:3；21:8；所以可推斷該物質(zhì)中一定會(huì)含有Fe2O3；故答案為①③；

若為①FeO、Fe2O3，設(shè)FeO的物質(zhì)的量為xmol，Fe2O3的物質(zhì)的量為ymol，則：(56x+112y):(16x+48y)=5:2，解得：x:y=1:2；

若為③Fe2O3、Fe3O4，設(shè)Fe2O3的物質(zhì)的量為xmol，Fe3O4的物質(zhì)的量為ymol，則：(112x+168y):(48x+64y)=5:2，解得：x:y=1:1；

(6)因NaCl為電解質(zhì)，加入適量的NaCl可增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力；Fe為陽極，則陽極鐵失去電子生成亞鐵離子，所以陽極反應(yīng)為：Fe-2e-=Fe2+。