Question

17．2011年8月12日，网上传云南曲靖市越州镇有总量5000余吨的重毒化工废料铬渣由于非法丢放，毒水被直接排放南盘江中．
某工厂对制革工业污泥中Cr（III）回收与再利用工艺如图（硫酸浸取液中金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）：

部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表：

阳离子	Fe3+	Fe2+	Mg2+	Al3+	Cu2+	Cr3+
开始沉淀时的pH	1.9	7.0	--	--	4.7	--
沉淀完全时的pH	3.2	9.0	11.1	8	6.7	9 （＞9溶解）

（1）实验室用18.4mol•L^-1的浓硫酸配制250mL 4.8mol•L^-1的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需250mL容量瓶、胶头滴管．
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是①升高反应温度，②搅拌，③过滤后再向滤渣中加入硫酸（多次浸取），④适当延长浸取时间（至少答一点）．
（3）加入H₂O₂的作用是氧化+3价Cr使之转变成+6价Cr（或Cr₂O₇^2-），以便于与杂质离子分离．调节溶液的pH=8是为了除去Fe³⁺和Al³⁺离子．
（4）钠离子交换树脂的原理为：Mⁿ⁺+nNaR→MR_n+nNa⁺，被交换的杂质离子是Ca²⁺、Mg²⁺．
（5）还原过程发生以下反应（请配平）：
1Na₂Cr₂O₇+3SO₂+11H₂O=2 Cr（OH）（H₂O）₅SO₄+1Na₂SO₄．

Answer 1

分析 硫酸浸取液中金属离子是Cr³⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，加入硫酸，将物质溶解酸化，过滤，除去难溶物质，然后向混合液中加入过氧化氢氧化三价铬离子为+6价铬离子，根据表中数据，加入NaOH溶液使溶液呈碱性，调节溶液PH=8，可以将Fe³⁺、Al³⁺转化为沉淀除去，将Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全了，余下的只有Ca²⁺、Mg²⁺可以用钠离子交换树脂交换，除去杂质离子，通入二氧化硫还原得到产物，
（1）配置一定物质的量浓度的溶液所需的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和胶头滴管；
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是延长浸取时间、加快溶解速度等措施；
（3）根据双氧水的性质分析，双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质；
硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Fe³⁺、Al³⁺转化为沉淀除去；
（3）钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子；
（4）依据流程图中的转化关系和产物，结合二氧化硫的还原性，利用氧化还原反应原理分析书写；

解答 解：（1）配置一定物质的量浓度的溶液所需的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和胶头滴管；
故答案为：250mL容量瓶、胶头滴管；
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是：升高反应温度、增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等，
故答案为：①升高反应温度，②搅拌，③过滤后再向滤渣中加入硫酸（多次浸取），④适当延长浸取时间；
（3）双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Fe²⁺和Cr³⁺有还原性，Fe²⁺和Cr³⁺能被双氧水氧化为高价离子，以便于与杂质离子分离；
硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入NaOH溶液使溶液呈碱性，溶液PH=8，Fe³⁺、Al³⁺转化为沉淀除去；
故答案为：氧化+3价Cr使之转变成+6价Cr（或Cr₂O₇^2-），以便于与杂质离子分离；Fe³⁺和Al³⁺；
（4）钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子．
故答案为：Ca²⁺、Mg²⁺；
（5）二氧化硫具有还原性，被滤液Ⅱ中通过离子交换后的溶液中Na₂CrO₄氧化为硫酸，Na₂CrO₄氧被还原为CrOH（H₂O）₅SO₄，水溶液中生成硫酸反应生成硫酸钠，依据原子守恒分析书写配平，2Na₂CrO₄+3SO₂+12H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄，
故答案为：1，3，11H₂O，2，1；

点评 本题考查了溶液配制、化学方程式的配平、物质的分离、Ksp的有关计算、电解原理的应用等知识点，题目难度中等，注意会运用溶液pH值的调节对溶液中的离子进行分离，除杂的原则是：除去杂质且不引进新的杂质．