Question

【題目】某工廠將制革工業污泥中的鉻元素以難溶物CrOH(H2O)5SO4的形式回收，工藝流程如下，其中硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。

回答下列問題：

（1）4.8 mol/L的硫酸溶液密度為1.27g/cm3，該溶液中硫酸的質量分數是_______。

（2）H2O2的作用是將濾液Ⅰ中的Cr3+轉化為Cr2O72－，寫出此反應的離子方程式：______。

（3）常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下：

陽離子	Fe3+	Mg2+	Al3+	Cr3+
開始沉淀時的pH	2.7	—	—	—
沉淀完全時的pH	3.7	11.1	5.4（>8溶解）	9（>9溶解）

①Cr (OH)3溶解于NaOH溶液時反應的離子方程式是___________。

②加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr2O72－轉化為CrO42－。濾液Ⅱ中陽離子主要有______；但溶液的pH不能超過8，其理由是______________________________。

（4）鈉離子交換樹脂的反應原理為Mn++nNaR→MRn+nNa+，利用鈉離子交換樹脂除去濾液Ⅱ中的金屬陽離子是_____________。

（5）寫出上述流程中用SO2進行還原時發生反應的化學方程式：_______________。

Answer 1

【答案】 37% 2Cr3+ + 3H2O2 + H2OCr2O72－+ 8H+ Cr (OH)3 + OH-CrO2－+ 2H2O Na+、Ca2+、Mg2+ pH超過8會使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－ Ca2+、Mg2+ 3SO2 + 2Na2CrO4 +12H2O2CrOH(H2O)5SO4↓ + Na2SO4 + 2NaOH

【解析】試題分析：由流程可知，含鉻污泥經酸浸后過濾，向濾液中加入雙氧水把Cr3+氧化為Cr2O72－，然后加入氫氧化鈉溶液調節pH到8，Cr2O72－轉化為CrO42－,Fe3+和Al3+完全沉淀，過濾，濾液以鈉離子交換樹脂進行離子交換，除去Ca2+和Mg2+，最后向溶液中通入足量的二氧化硫將CrO42－還原為CrOH(H2O)5SO4。

（1）4.8 mol/L的硫酸溶液密度為1.27g/cm3，該溶液中硫酸的質量分數是37%。

（2） H2O2的作用是將濾液Ⅰ中的Cr3+轉化為Cr2O72－，此反應的離子方程式是2Cr3+ + 3H2O2 + H2OCr2O72－+ 8H+。

（3）①類比Al(OH)3溶于NaOH溶液的反應，Cr (OH)3溶解于NaOH溶液時反應的離子方程式是Cr (OH)3 + OH-CrO2－+ 2H2O。

②加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr2O72－轉化為CrO42－。濾液Ⅱ中陽離子主要有Na+、Ca2+、Mg2+；但溶液的pH不能超過8，其理由是pH超過8會使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－。

（4）鈉離子交換樹脂的反應原理為Mn++nNaR→MRn+nNa+，利用鈉離子交換樹脂除去濾液Ⅱ中的金屬陽離子是Ca2+、Mg2+。

（5）上述流程中用SO2進行還原時發生反應的化學方程式為3SO2 + 2Na2CrO4 +12H2O2CrOH(H2O)5SO4↓ + Na2SO4 + 2NaOH。