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【题目】某工厂将制革工业污泥中的铬元素以难溶物CrOH(H2O)5SO4的形式回收,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+

回答下列问题:

(1)4.8 mol/L的硫酸溶液密度为1.27g/cm3,该溶液中硫酸的质量分数是_______

(2)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O72-,写出此反应的离子方程式:______

(3)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

Fe3+

Mg2+

Al3+

Cr3+

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)

①Cr (OH)3溶解于NaOH溶液时反应的离子方程式是___________

②加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2O72-转化为CrO42-。滤液Ⅱ中阳离子主要有______;但溶液的pH不能超过8,其理由是______________________________

(4)钠离子交换树脂的反应原理为Mn++nNaR→MRn+nNa+,利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是_____________

(5)写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式:_______________

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

【解析】试题分析由流程可知,含铬污泥经酸浸后过滤,向滤液中加入双氧水把Cr3+氧化为Cr2O72然后加入氢氧化钠溶液调节pH8,Cr2O72转化为CrO42,Fe3+Al3+完全沉淀,过滤,滤液以钠离子交换树脂进行离子交换,除去Ca2+Mg2+最后向溶液中通入足量的二氧化硫将CrO42还原为CrOH(H2O)5SO4

(1)4.8 mol/L的硫酸溶液密度为1.27g/cm3,该溶液中硫酸的质量分数是37%。

(2) H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O72,此反应的离子方程式是2Cr3+ + 3H2O2 + H2OCr2O72+ 8H+

(3)①类比Al(OH)3溶于NaOH溶液的反应,Cr (OH)3溶解于NaOH溶液时反应的离子方程式是Cr (OH)3 + OH-CrO2+ 2H2O。

②加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2O72转化为CrO42。滤液Ⅱ中阳离子主要有Na+、Ca2+、Mg2+;但溶液的pH不能超过8,其理由是pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2

(4)钠离子交换树脂的反应原理为Mn++nNaR→MRn+nNa+,利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是Ca2+、Mg2+

(5)上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式为3SO2 + 2Na2CrO4 +12H2O2CrOH(H2O)5SO4↓ + Na2SO4 + 2NaOH。

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