Question

【题目】利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。

(一)某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Fe2+、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)：

常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

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)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是___________________________________(至少写两条)。

(2)H2O2的作用是_____________________________________。

(3)调pH＝8是为了除去________________(填Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。

(4)钠离子交换树脂的原理为Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，被交换的杂质离子是__________(填Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。

(5)试配平氧化还原反应方程式：

Na2Cr2O7＋SO2＋H2O===Cr(OH)(H2O)5SO4＋Na2SO4；

每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4转移电子的数目为____________。

(二)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe＋的浓度均为0.10 mol·L－1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3＋ 和Fe2＋的实验步骤：

（6）①____________________________________；②_____________________________________；

③过滤。(提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。

Answer 1

【答案】 升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意两点即可，其他合理答案也可) 将Fe2＋和Cr3＋氧化 Fe3＋、Al3＋ Mg2＋、Ca2＋ 1 3 11 2 1 3NA 通足量氯气将Fe2＋氧化成Fe3＋ 加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7

【解析】(一)硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋，过滤后向滤液中加入双氧水，双氧水有强氧化性，能氧化还原性的Fe2＋生成Fe3＋；加入氢氧化钠溶液后，调节溶液的pH至8，根据表中数据知，Fe3＋、Al3＋转化为沉淀除去；然后过滤，向滤液中加入钠离子交换树脂，然后加入二氧化硫，发生氧化还原反应得到Cr(OH)(H2O)5SO4；

（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是：升高温度、搅拌、增大反应物浓度都可以提高浸取率，其采用措施为升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸（多次浸取）、适当延长浸取时间（只要答出任意一点即可，其他合理答案也可）；(2)H2O2的作用是将Fe2＋和Cr3＋氧化。（3）pH=8时，Fe3＋、Al3＋完全生成沉淀，所以pH=8时除去阳离子为Fe3＋、Al3＋；（4）钠离子交换树脂交换的离子是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Cr(OH)(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；Na2CrO4+3SO2+11H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+Na2SO4，每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4转移电子的数目为3NA ；

(二)①除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋，根据生成沉淀所需溶液的PH值，若使Fe2＋转化为沉淀时，铜离子已经完全沉淀，不符合题意，所以要先把Fe2＋转化为Fe3＋，加入氧化剂且不引进新的杂质，所以首先要通入足量氯气将Fe2＋氧化成Fe3＋；②通入足量氯气后，溶液呈酸性，所以要加入某种物质除去溶液中的酸且不引进新的杂质，所以要加入氧化铜，使酸转化为氯化铜，当溶液的pH值4.7时，铜离子开始出现沉淀，当溶液的pH值为3.2时，三价铁离子沉淀完全，铜离子未产生沉淀，所以要使三价铁离子和铜离子分离，溶液的pH值应为[3.2，4.7）；