Question

铬及其化合物在现代工业上的应用广泛，可用于电镀，鞣制羊毛，皮革；铬还用于照相材料，胶版印刷及化工触媒剂等。但化工废料铬渣对人体健康有很大危害。

Ⅰ：某工厂对制革工业污泥中Cr（III）回收与再利用工艺如下（硫酸浸取液中金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe^3＋、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）：

部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

阳离子	Fe^3+	Fe^2+	Mg^2+	Al^3+	Cu^2+	Cr^3+
开始沉淀时的pH	1.9	7.0	——	——	4.7	——
沉淀完全时的pH	3.2	9.0	11.1	8	6.7	9 （＞9溶解）

（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、玻璃棒和吸量管（一种能精确量取一定体积液体的仪器）外，还需                     。

（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是                  （至少答一点）。

（3）调节溶液的pH=8是为了除去              离子。钠离子交换树脂的原理为：

M^n＋＋nNaR→MR_n＋nNa^＋，被交换的的杂质离子是              。

（4）Cr(OH)₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)₃(s)  Cr³⁺(aq)+3OH^－(aq)

常温下，Cr(OH)的溶度积K_sp= c(Cr³⁺)• c³(OH^－)=10^－32，要使c(Cr³⁺)降至10^－5mol/L，溶液的pH应调至          。

（5）还原过程发生以下反应（请配平）：     Na₂Cr₂O₇＋      SO₂＋          

=      Cr(OH) (H₂O)₅SO₄＋     Na₂SO₄；

Ⅱ：工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2－和CrO₄^2－，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。

其中一种处理方法为电解法：该法用Fe做电极，电解含Cr₂O₇^2－的酸性废水，随着电解进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。用Fe做电极的原因为

在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）                          。

Answer

Ⅰ：（1）250ml容量瓶、胶头滴管

（2）①升高反应温度，②搅拌，③过滤后再向滤渣中加入硫酸（多次浸取），④适当延长浸取时间

（3）Fe3+和Al3+；    Ca2+、Mg2+

（4）5

（5）1,3,11H2O，2,1

Ⅱ：阳原反应为Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+，2H++2e-=H2↑

【解析】

试题分析：（1）浓硫酸稀释、冷却至室温所得溶液需要转移入250mL容量瓶，定容时需要胶头滴管；（2）搅拌、振荡、升温、延长浸取时间、多次浸取等条件都可以提高浸取率；（3）酸浸、过滤步骤可以除去大部分的Ca2+，因为Ca2++SO42—=CaSO4↓；氧化步骤可以除去Fe2+，因为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；而pH=8的目的是除去Fe3＋、Al3+，因为表中Fe3＋、Al3+完全沉淀的pH分别是3.2、8；根据钠离子交换树脂的原理，Ca2＋＋2NaR→CaR2＋2Na＋，Mg2＋＋2NaR→MgR2＋2Na＋，则被交换的杂质离子是Ca2+、Mg2+；（4）若c(Cr3+)=10—5mol/L，则Ksp=10—5×c3(OH—)=10—32，c(OH—)=10—9 mol/L；Kw=10—14，c(H+)= Kw/c(OH—)=10—5 mol/L，则pH=—lg10—5=5；（5）铬元素由+6价降为+3价，硫元素由+4价升为+6价，先根据最小公倍数法配平氧化剂、还原剂、还原产物和氧化产物的系数，然后再用观察法或原子个数守恒确定另一种反应物及其系数，即1Na2Cr2O7＋3SO2＋11H2O=2Cr(OH) (H2O)5SO4＋1Na2SO4；铁作阳极，本身发生氧化反应：Fe—2e—=Fe2+，被腐蚀并产生具有还原性的亚铁离子；Fe2+能将Cr2O72－还原，即6Fe2++1Cr2O72－+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；H+移向阴极，并在阴极上发生还原反应：2H++2e—=H2↑，因此阴极附近溶液酸性减弱，pH升高。

考点：是回收再利用型工艺流程题，包括配制一定物质的量浓度溶液的实验、提高浸取率的措施、控制pH等条件除去混合物中的杂质金属阳离子、容度积和pH的计算、氧化还原反应方程式的配平、电解原理等高考热点。