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）的处理工艺流程如下：

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240 mL 4.8 mol·L^-1的硫酸，需量取浓硫酸__mL；配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外，还需____________。

(2)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有____________________。（答出两点）

(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	5.4（>8溶解）	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进行还原时发生反应的化学方程式：________________。

Answer

65 .2 250 mL容量瓶、胶头滴管 升高温度（加热）、搅拌 2Cr3++3H2O2+H2O===Cr2O72-+8H+ Na+、Ca2+、Mg2+ 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 Ca2+、Mg2+ 3SO2+2Na2CrO4+12H2O===2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH

【解析】

（1）设需要浓硫酸的体积为VmL，则18.4mol·L－1×VmL=250mL×4.8mol·L－1，解得V=65.2；配制一定物质的量浓度的溶液需要的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、容量瓶、胶头滴管，所以还需要250 mL容量瓶、胶头滴管；

（2）为了提高浸取率，可以升高温度（加热）、搅拌等；

（3）H2O2具有强氧化性，能将Cr3＋氧化为Cr2O72－，H2O2中O元素化合价降低为-2价，Cr元素化合价升高为+6价，根据氧化还原反应中化合价升降守恒以及电荷、原子守恒可写出其离子方程式为：2Cr3++3H2O2+H2O===Cr2O72-+8H+；

（4）硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋，加入双氧水氧化Cr3＋为Cr2O72－，加入NaOH溶液调节溶液pH，使溶液呈碱性，Cr2O72－转化为CrO4－；溶液pH=8，Fe3＋、Al3＋沉淀完全，滤液II中阳离子主要是Na＋、Ca2＋和Mg2＋；pH＞8时，氢氧化铝会溶解于强碱溶液中，影响铬离子的回收利用；

（5）滤液II中阳离子主要是Na＋、Ca2＋和Mg2＋，故钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子；

（6）二氧化硫具有还原性，被Na2CrO4氧化为SO42－，Na2CrO4被还原为CrOH(H2O)5SO4，根据原子守恒以及得失电子守恒写出反应的方程式为：3SO2+2Na2CrO4+12H2O===2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH。