Question

某工厂对工业污泥中的Cr元素回收与再利用的工艺如下（己知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是少量的Fe²⁺、Fe³⁺、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+	Cr^3+
开始沉淀时 的pH	1.9	7.0	—	一	—
沉淀完全时 的pH	3.2	9.0	11.1	8	9 (>9溶解)

（1）实验室用98% (密度为1.84 g·cm^-3)的浓硫酸配制200mL4.8 mol·L^-1的硫酸溶液，配制时需要量取98%的浓硫酸的体积为_________mL (保留小数点后一位小数），所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外，还需__________________________________。

（2）在上述配制稀硫酸过程中，会导致所配溶液浓度偏小的操作是____________________（填序号）

a.定容时俯视刻度线                              b.量取浓硫酸时，俯视刻度线

c.当容置瓶中液体占容积2/3左右时，未振荡摇匀   d.转移溶液时，没有等溶液冷却至室温

（3）加入H₂O₂的作用一方面是氧化+3价Cr使之转变成+6价Cr (CrO₄^2-或Cr₂O₇^2-)，以便于与杂质离子分离；另一方面是_____________________________。（离子方程式表示）

（4）调节溶液的pH=8除去的杂质离子是___________________。

（5）钠离子交换树脂的原理为：Mⁿ⁺+nNaR→MRn +nNa⁺，被交换的杂质离子是_____________________。

（6）通SO₂气体时，还原过程发生以下反应（填写缺项物质并配平）

____________________________________________________________Na₂SO₄.

Answer

65.2 250mL容量瓶、胶头滴管 b 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Fe3+、Al3+ Ca2+、Mg2+ 1， 3，11，H2O，2， 1

【解析】(1)根据c=可知，浓硫酸物质的量浓度为mol/L=18.4mol/L，根据稀释定律，稀释前后溶质硫酸的物质的量不变，则需要浓硫酸体积为=52.2mL，需用到的玻璃仪器有：胶头滴管、玻璃棒、烧杯和100mL量筒、250mL容量瓶，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒和酸式滴定管外，还需250mL容量瓶，胶头滴管；
(2)a.定容时俯视刻度线，液面在刻度线下方，溶液的体积偏小，浓度偏大，故a错误；b.量取浓硫酸时，俯视刻度线，液面在刻度线下方，浓硫酸溶液的体积偏小，浓度偏小，故b正确；c.未振荡摇匀即定容，因硫酸浓度的浓度越大密度越大，则颠倒摇匀后溶液体积会偏小，所得溶液浓度偏大，故c错误；d.转移溶液时，没有等溶液冷却至室温，则定容后冷却液面会下降，溶液浓度会偏大，故d错误；答案为b；
(3)双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Fe2+和Cr3+有还原性，Fe2+和Cr3+能被双氧水氧化为高价离子，以便于与杂质离子分离，其中Fe2+反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
(4)依据图表中离子开始沉淀和完全沉淀的PH，调节pH至8，可使Al3+、Fe3+生成沉淀；
(5)因镁离子、钙离子沉淀的pH较大，可用离子交换法除去；
(6)通SO2气体时，还原过程发生以下反应，铬元素化合价+6价变化为+3价，Na2Cr2O～2CrOH(H2O)5SO4～6e-，硫元素化合价变化为+6价，SO2～SO42-～2e-，电子守恒得到电子转移总数6e-，结合原子守恒配平得到化学方程式：Na2Cr2O7+3SO2+11H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4。

点睛：明确反应原理及工业流程是解题关键，含铬污泥预处理后，用硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+，其次是 Fe2+、Fe3+、A13+、Ca2+、Mg2+，过滤除去不溶性杂质，然后加入过氧化氢氧化铬离子、亚铁离子为高价态，加入氢氧化钠溶液调节溶液PH=8使其他离子沉淀，过滤得到滤液用钠离子交换树脂交换镁离子，得到溶液中通入二氧化硫还原得到Cr(OH)(H2O)5SO4。