Question

1．利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理．某工厂对制革工业污泥中Cr（Ⅲ）的处理工艺流程如下．

其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、A1³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺．
（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有升高反应温度；增大固体颗粒的表面积（答出两点）．
（2）H₂O₂的作用是将滤液I中的Cr³⁺转化为Cr₂O₇^2-，写出此反应的离子方程式：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺．
（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	8	9（＞9溶解）

加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr₂O₇^2-转化为CrO₄^2-．滤液II中阳离子主要有Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺；
（4）钠离子交换树脂的反应原理为Mⁿ⁺+nNaR→MR_n+nNa⁺，利用钠离子交换树脂除去的滤液II中的金属阳离子是Ca²⁺、Mg²⁺．
（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：3SO₂+2Na₂CrO₄+12H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄+2NaOH．

Answer 1

分析 含铬污泥预处理后，用硫酸浸取液中金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，加入过氧化氢氧化铬离子为高价态，加入氢氧化钠溶液调节溶液PH=8使其他离子沉淀，过滤得到滤液用钠离子交换树脂交换镁离子和钙离子，得到 溶液中通入二氧化硫还原得到Cr（OH）（H₂O）₅SO₄，
（1）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；硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，酸浸是溶解物质为了提高浸取率，可以升高温度增大物质溶解度，增大接触面积增大反应速率，或加快搅拌速度等；
（2）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，依据氧化还原反应电子守恒、原子守恒配平书写离子方程式；
（3）硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺．加入过氧化氢氧化铬离子为Cr₂O₇^2-，加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr₂O₇^2-转化为CrO₄^2-；溶液PH=8，Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全，滤液Ⅱ中阳离子主要Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺；
（4）钠离子交换树脂交换 的离子是钙离子和镁离子；
（5）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）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，
故答案为：升高反应温度；增大固体颗粒的表面积；
（2）双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Cr³⁺有还原性，Cr³⁺能被双氧水氧化为高价离子，以便于与杂质离子分离，
故答案为：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
（3）硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入过氧化氢氧化铬离子为Cr₂O₇^2-，加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr₂O₇^2-转化为CrO₄^2-，溶液PH=8，Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全，滤液Ⅱ中阳离子主要Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，
故答案为：Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺；
（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，水溶液中生成氢氧化钠溶液和硫酸反应生成硫酸钠，依据原子守恒分析书写配平；3SO₂+2Na₂CrO₄+12H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄+2NaOH，
故答案为：3SO₂+2Na₂CrO₄+12H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄+2NaOH．

点评 本题考查了离子方程式、化学方程式的书写、物质的分离等知识点，难度较大，注意会运用溶液的PH值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．