Question

电镀含铬废水的处理方法较多．
Ⅰ．某工业废水中主要含有Cr³⁺，同时还含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，且酸性较强．为回收利用，通常采用如下流程处理：

已知：
（1）Cr（OH）₃NaCrO₂Na₂CrO₄Na₂Cr₂O₇
（2）Cu（OH）₂能溶于氨水：Cu（OH）₂+4NH₃?H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O
请回答：（1）操作Ⅰ的名称______，上述操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相同，进行该实验操作所需要的主要玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还有______．
（2）滤渣Ⅰ的主要成分为______（写化学式），试剂乙的名称______．
（3）加入试剂甲的目的______．
（4）废水处理流程中生成滤渣Ⅲ的离子方程式_：______．
Ⅱ．酸性条件下，六价铬主要以Cr₂O₇^2-形式存在．工业上用以下方法处理处理含Cr₂O₇^2-的废水：①往废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间，最后有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准．
（5）电解时能否用Cu电极来代替Fe电极？______（填“能”或“不能”），理由是______．
（6）已知某含Cr₂O₇^2-的酸性工业废水中铬元素的含量为104.5mg/L，处理后铬元素最高允许排放浓度为0.5mg/L．处理该废水1000m³并达到排放标准，至少消耗铁的质量为______kg．

Answer 1

解：（1）由操作流程图可知，操作Ⅰ是分离难溶性固体和液体的方法，故该操作名称为：过滤；操作I、II、III均是过滤的过程，过滤实验操作所需要的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，故答案为：过滤；玻璃棒；
（2）向含有Cr³+、Cu²⁺、Fe³⁺和Al³⁺的溶液中加入过量的氢氧化钠，生成的沉淀即滤渣Ⅰ有氢氧化铜和氢氧化铁，滤液是根据题意信息Cu（OH）₂+4NH₃?H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，所以试剂乙可以将氢氧化铜沉淀溶解掉，应为氨水，
故答案为：Cu（OH）₂、Fe（OH）₃；氨水；
（3）在电镀铬的工业废水中主要含有Cr³+，同时还含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺ Fe³⁺和Al³⁺等，加入试剂甲以后废水的成分含有Cr³+、Cu²⁺、Fe³⁺和Al³⁺，由此可见试剂甲将亚铁离子氧化为三价铁离子，故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（4）向四羟基合铝酸根中通入过量二氧化碳会生成氢氧化铝和碳酸氢钠，即2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃，
故答案为：2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（5）用Fe为电极进行电解生成Fe²⁺，作为还原剂还原Cr₂O₇^2-，而铜电极作阳极生成Cu²⁺不能还原Cr₂O₇^2-，故不用Cu电极来代替Fe电极，故答案为：不能；因阳极产生的Cu²⁺不能使Cr₂O₇^2-还原到低价态；
（6）m（Cr）=1000×1000×（104.5-0.5）=1.04×10⁸mg=1.04×10⁵g
则Cr的物质的量是2×10³mol，设Fe为xmol．
14H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
6 2
x 2×10³mol
则= 解得x=6×10³mol，所以m（Fe）=n?M=336×10³g=336kg，故答案为：336．
分析：（1）由操作流程图可知，操作Ⅰ是分离难溶性固体和液体的方法；
（2）根据氢氧化钠和各个离子之间的反应来确定产物，试剂乙可以将氢氧化铜沉淀溶解掉；
（3）根据溶液中离子种类的变化来分析；
（4）向四羟基合铝酸根中通入过量二氧化碳会生成氢氧化铝和碳酸氢钠；
（5）用Fe为电极进行电解生成Fe²⁺，作为还原剂还原Cr₂O₇^2-；
（6）根据反应方程式计算．
点评：本题是一道综合知识题目，涉及实验操作，氧化还原反应，电解池等，考查学生分析和解决问题的能力，难度较大．