Question

利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。

(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO₂^-，可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去NO₂^-的离子方程式为________。

(二)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Cr^3＋，其次是Fe^3＋、Fe^2＋、Al^3＋、Ca^2＋、Mg^2＋)：

常温下部分阳离子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)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是________(至少写一条)。

(2)调pH＝8是为了除去________(填Fe^3＋、Al^3＋、Ca^2＋、Mg^2＋)。

(3)钠离子交换树脂的原理为M^n＋＋nNaR→MR_n＋nNa^＋，被交换的杂质离子是________(填Fe^3＋、Al^3＋、Ca^2＋、Mg^2＋)。

(4)试配平氧化还原反应方程式：□Na₂Cr₂O₇＋□SO₂＋□H₂O = □Cr(OH)(H₂O)₅SO₄＋□Na₂SO₄；每生成1mol Cr(OH)(H₂O)₅SO₄消耗SO₂的物质的量为________。

(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl₃。腐蚀铜板后的混合浊液中，若Cu^2＋、Fe^3＋和Fe^2＋的浓度均为0.10mol·L^－1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl₂溶液中Fe^3＋和Fe^2＋的实验步骤：①________；②________；③过滤。(提供的药品：Cl₂、浓H₂SO₄、NaOH溶液、CuO、Cu)。

Answer

（15分）

(一)2Al＋OH－＋NO2-＋2H2O===2AlO2-＋NH3·H2O

(二)(1)升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可，其他合理答案也可)

(2)Fe3＋、Al3＋ (3)Mg2＋、Ca2＋ (4)1 3 11 2 1 1.5mol

(三)①通入足量氯气将Fe2＋氧化成Fe3＋ ②加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7

【解析】

试题分析： (一) 加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氮的还原产物为NH3, 除去NO2-的离子方程式为：2Al＋OH－＋NO2-＋2H2O===2AlO2-＋NH3·H2O，答案为：2Al＋OH－＋NO2-＋2H2O===2AlO2-＋NH3·H2O；

(二)(1) 酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施可以从温度、浓度、时间、改变反应物粒子大小等角度去答。答案为：升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可，其他合理答案也可)；

⑵从表中看出，pH小于8时Fe3＋（3.2）、Al3＋（8）均沉淀完全，答案：Fe3＋、Al3＋；

⑶Fe3＋、Al3＋已经沉淀，溶液中还有Ca2＋、Mg2＋，用离子交换树脂除去，答案：Ca2＋、Mg2＋；

⑷用化合价升降法或电子守恒配平方程式： 1  Na2Cr2O7＋  3 SO2＋ 11  H2O =   2 Cr(OH)(H2O)5SO4＋ 1  Na2SO4，由方程式每生成1mol Cr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2的物质的量为1.5mol,答案：1 3 11 2 1 1.5mol

(三)Fe2＋ 在PH=9.0时才沉淀完全，而此时Cu2＋ 已经沉淀，所以要能Cl2将Fe2＋ 氧化成Fe3＋ ,然后加CuO或Cu (OH)2 或Cu2(OH)2CO3调节PH至3.2～4.7。答案：①通入足量氯气将Fe2＋氧化成Fe3＋ ②加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7。

考点：氧化还原反应的配平、化学速率、Fe3＋ 等常见离子的性质和除杂等基础知识，中等难度。