Question

（14分）某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下（硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺）:

常温下部分阳离子以氢氧化物沉淀形式存在时溶液的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	9．3	3．7	4．7	---
沉淀完全时的pH	3．2	9．0	11．1	8．0	6．7	9（>9 溶解）

（1）酸浸时，为了提高浸取效率可采取的措施是____________________（至少写一条）。

（2）加入H₂O₂ 目的是氧化_______离子，其有关的离子方程式______________。针铁矿（Coethite）是以德国诗人歌德（Coethe）名字命名的，组成元素是Fe、H、O，化学式量为89，其化学式是______________。

（3）调pH=8是为了将________离子（从Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺中选择）以氢氧化物沉淀的形式除去。滤出的沉淀中部分沉淀将溶解于足量的氢氧化钠溶液中，其有关的离子方程式是______________，取少量上层澄清溶液，向其中通入足量的CO₂，又能重新得到相应的沉淀, 其有关的离子方程式为_____________。

（4）试配平最后一步相关的氧化还原方程式：_____Na₂Cr₂O₇ + ______SO₂ + _______ H₂O = ______ Cr（OH）（H₂O）₅SO₄ + ______ Na₂SO₄，每生成1mol Cr（OH）（H₂O）₅SO₄时，该反应中转移的电子数为__________。

Answer

（14分）

（1）升高温度、搅拌、延长浸取时间、过滤后再次浸取（其他合理答案也可）（1分）；

（2）Fe2+（1分）， 2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O（2分）， FeO（OH） （1分）；

（3）Al3+、Cu2+（1分）， Al（OH）3 + OH- = AlO2－ + 2H2O（2分），

AlO2－ + 2H2O + CO2 = Al（OH）3↓+ HCO3－ （2分）

（4）1 ,3 ,11, 2 ,1（2分）， 3NA（2分）（或1．806×1024）；

【解析】

试题分析：（1）升高温度、搅拌、延长浸取时间、过滤后再次浸取都可以加快反应速率。

（2）硫酸浸取液含有Fe2+，所以加入H2O2 目的是氧化Fe2+；反应的离子方程式为：2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O；根据组成元素是Fe、H、O，化学式量为89，可得化学式为：FeO（OH）。

（3）Fe3+在pH为3.2时完全转化为沉淀，Cu2+在pH为6.7时完全转化为沉淀，所以调pH=8是为了将Al3+、Cu2+以氢氧化物的形式沉淀除去；Al(OH)3能与NaOH溶液反应，所以离子方程式为：Al（OH）3 + OH- = AlO2－ + 2H2O；AlO2－ 、 2H2O 、 CO2 反应可生成Al(OH)3沉淀，离子方程式为：AlO2－ + 2H2O + CO2 = Al（OH）3↓+ HCO3－。

（4）Cr元素由+6价降低为+3价，S元素由+4价升高至+价，根据化合价升高的总价数等于降低的总价数配平可得方程式的计量数为：1 ,3 ,11, 2 ,1；因为Cr元素降低3价，所以每生成1mol Cr（OH）（H2O）5SO4时，该反应中转移的电子数为3NA或1．806×1024。

考点：本题考查化学流程的分析、离子方程式的书写、氧化还原反应原理及方程式的配平。