Question

利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(III)的处理工艺如下：

其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺。

（1）实验室用18.4 mol·L^―1的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L^―1的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和胶头滴管外，还需                       。

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

                                      。(写出两个措施)

（3）H₂O₂的作用是将滤液Ⅰ中的Cr³⁺转化为Cr₂O₇^2―，写出此反应的离子方程式：

                                       。    

（4）常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：

阳离子	Fe^3+	Mg^2+	Al^3+	Cr^3+
开始沉淀时的pH	2.7	——	——	——
沉淀完全时的pH	3.7	11.1	8	9（＞9溶解）

加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr₂O₇^2―转化为CrO₄^2―。滤液Ⅱ中阳离子主要有      ；但溶液的pH不能超过8，其理由是               。

（5）钠离子交换树脂的反应原理为：Mⁿ⁺＋nNaR→MR_n＋nNa⁺，利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是                   。

（6）写出上述流程中用SO₂进行还原的化学方程式                           。

Answer

（1）250mL容量瓶（1分）、量筒（1分）

（2）升高反应温度、增大固体颗粒的表面积、加快搅拌速度等（3点中答到2点即给2分）

（3）2Cr3+ + 3H2O2 + H2O ＝  Cr2O72—+ 8H+（2分）

（4）Na+、Mg2+、Ca2+（2分）

pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－，最终影响Cr(III)回收与再利用（2分）

（5）Ca2+、Mg2+（2分）

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

或3SO2 + 2CrO42－ + 12H2O ＝ 2CrOH(H2O)5SO4↓+ SO42－ + 2OH－）

【解析】（1）考查物质的量浓度的配制。根据所给的仪器可知，好缺少250ml容量瓶和量筒。

（2）考查外界条件对反应速率的影响。可从温度，浓度和接触面积等角度进行考虑。

（3）考查氧化还原反应方程式的配平，依据得失电子守恒进行配平。

（4）根据沉淀时的pH值可以判断，当pH＝8时，溶液中的Fe3+、Al3+已经以氢氧化物沉淀的形成析出，溶液中的阳离子主要还有Na+、Mg2+、Ca2+。因为pH太高，会溶解氢氧化铝沉淀，影响其后续实验的分离和提纯。

（5）根据钠离子交换树脂的反应原理可知，滤液中的Ca2+、Mg2+将被交换而除去。

（6）根据物质反应前后的变化可知二氧化硫是用来还原溶液中的CrO42―，其还原产物是CrOH(H2O)5SO4，然后根据得失电子守恒配平即可。