Question

【题目】工业废水、废渣不经处理，会对环境造成很大的危害。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、处理及应用。某工厂对制革工业污泥中Cr（Ⅲ）的处理工艺流程如下，Cr（Ⅲ）最终转化为CrOH(H2O)5SO4。

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+
开始沉淀时的pH	2.7	—	—
沉淀完全时的pH	3.7	11.1	8

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+。

（1）实验室用18.4mol/L的浓硫酸配制225mL4.8mol/L的H2SO4溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒和胶头滴管外，还需_______，配制时所需浓H2SO4的体积为_______mL（小数点后保留一位数字）。

（2）酸浸时，为了提高浸取率，除了适当增大酸的浓度外，还可采取的措施有______（答出一点即可）。

（3）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______。

（4）加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72-转化为CrO42-溶液的pH不能超过8，其理由_______。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的滤液Ⅱ中的金属阳离子是____________。

（5）写出上述流程中用Na2SO3进行还原时发生反应的化学方程式_______。

（6）工业上还可用电解法制备重铬酸钠，其装置示意图如图．阴极的电极反应式为____________，阳极的电极反应式为____________。

Answer 1

【答案】 250mL容量瓶 65.2 升高反应温度 加快搅拌速度 2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+ pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2-，最终影响Cr(III)的回收与再利用 Ca2+、Mg2+ 3Na2SO3+2Na2CrO4+15H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+8NaOH 2H++2e-= H2↑（或4H2O+4e-= 2H2↑+4OH-） 4OH--4e-=2H2O+O2↑

【解析】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Na2SO3还原得到Cr（OH）（H2O）5SO4，

（1）实验室用18.4mol·L－1的浓硫酸配制225mL4.8mol·L－1的H2SO4溶液，需要用250mL容量瓶配制，还用到胶头滴管；18.4mol/L×V=225mL×4.8mol/L，V=65.2mL；（2）酸浸时，为了提高浸取率，除了适当增大酸的浓度外，还可采取的措施有高反应温度、增大固体颗粒的表面积等措施，（答出一点即可）。（3）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，反应的离子方程式为：2Cr3＋+3H2O2+H2O=Cr2O72－+8H＋；（4）加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72-转化为CrO42-溶液的pH不能超过8，其理由pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2-，最终影响Cr(III)的回收与再利用 。钠离子交换树脂的反应原理为Mn++nNaR→MRn+nNa+，钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子。（5）Na2SO3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Na2SO4，Na2CrO4氧被还原为CrOH（H2O）5SO4，依据原子守恒分析书写配平3Na2SO3+2Na2CrO4+15H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+8NaOH；（6）工业上还可用电解法制备重铬酸钠，其装置示意图如图．阴极的电极反应式为 2H++2e-= H2↑（或4H2O+4e-= 2H2↑+4OH-），阳极的电极反应式为 4OH--4e-=2H2O+O2↑。