Question

【題目】工業廢水、廢渣不經處理，會對環境造成很大的危害。利用化學原理可以對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測、處理及應用。某工廠對制革工業污泥中Cr（Ⅲ）的處理工藝流程如下，Cr（Ⅲ）最終轉化為CrOH(H2O)5SO4。

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+
開始沉淀時的pH	2.7	—	—
沉淀完全時的pH	3.7	11.1	8

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+。

（1）實驗室用18.4mol/L的濃硫酸配制225mL4.8mol/L的H2SO4溶液，所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、量筒和膠頭滴管外，還需_______，配制時所需濃H2SO4的體積為_______mL（小數點后保留一位數字）。

（2）酸浸時，為了提高浸取率，除了適當增大酸的濃度外，還可采取的措施有______（答出一點即可）。

（3）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______。

（4）加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr2O72-轉化為CrO42-溶液的pH不能超過8，其理由_______。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的濾液Ⅱ中的金屬陽離子是____________。

（5）寫出上述流程中用Na2SO3進行還原時發生反應的化學方程式_______。

（6）工業上還可用電解法制備重鉻酸鈉，其裝置示意圖如圖．陰極的電極反應式為____________，陽極的電極反應式為____________。

Answer 1

【答案】 250mL容量瓶 65.2 升高反應溫度 加快攪拌速度 2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+ pH超過8會使部分Al(OH)3溶解生成AlO2-，最終影響Cr(III)的回收與再利用 Ca2+、Mg2+ 3Na2SO3+2Na2CrO4+15H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+8NaOH 2H++2e-= H2↑（或4H2O+4e-= 2H2↑+4OH-） 4OH--4e-=2H2O+O2↑

【解析】分析：含鉻污泥預處理后，用硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋，加入過氧化氫氧化鉻離子為高價態，加入氫氧化鈉溶液調節溶液PH=8使其他離子沉淀，過濾得到濾液用鈉離子交換樹脂交換鎂離子和鈣離子，得到溶液中通入Na2SO3還原得到Cr（OH）（H2O）5SO4，

（1）實驗室用18.4mol·L－1的濃硫酸配制225mL4.8mol·L－1的H2SO4溶液，需要用250mL容量瓶配制，還用到膠頭滴管；18.4mol/L×V=225mL×4.8mol/L，V=65.2mL；（2）酸浸時，為了提高浸取率，除了適當增大酸的濃度外，還可采取的措施有高反應溫度、增大固體顆粒的表面積等措施，（答出一點即可）。（3）雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質，Cr3＋有還原性，Cr3＋能被雙氧水氧化為高價離子，以便于與雜質離子分離，反應的離子方程式為：2Cr3＋+3H2O2+H2O=Cr2O72－+8H＋；（4）加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr2O72-轉化為CrO42-溶液的pH不能超過8，其理由pH超過8會使部分Al(OH)3溶解生成AlO2-，最終影響Cr(III)的回收與再利用 。鈉離子交換樹脂的反應原理為Mn++nNaR→MRn+nNa+，鈉離子交換樹脂交換的離子是鈣離子和鎂離子。（5）Na2SO3具有還原性，被濾液Ⅱ中通過離子交換后的溶液中Na2CrO4氧化為Na2SO4，Na2CrO4氧被還原為CrOH（H2O）5SO4，依據原子守恒分析書寫配平3Na2SO3+2Na2CrO4+15H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+8NaOH；（6）工業上還可用電解法制備重鉻酸鈉，其裝置示意圖如圖．陰極的電極反應式為 2H++2e-= H2↑（或4H2O+4e-= 2H2↑+4OH-），陽極的電極反應式為 4OH--4e-=2H2O+O2↑。