Question

11．某工厂对制革工业污泥中Cr（Ⅲ）回收与再利用工艺流程如下（硫酸浸取液中金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺）：
已知：①+3价Cr在酸性溶液中性质稳定，当pH＞9时以CrO₄^2-形式存在且易氧化；
②常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀是溶液的pH如下：

阳	Fe	Mg	Al	Cr
开始沉淀时的H	1.9	9.0	--	--
沉淀完全时的H	3．	11.1	8	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、玻璃棒和吸量管（一种能精确量取一定体积液体的仪器）外，还需量筒、250mL容量瓶、胶头滴管；
（2）滤渣II是Fe（OH）₃、Al（OH）₃，过滤II步骤能否省略，为什么？
不能，当pH=8时，Al³⁺已经完全转化为沉淀，若不经过滤除去，当继续加入NaOH时，Al（OH）₃会溶解，引入杂质离子AlO₂^-．
（3）写出滤液中加入H₂O₂发生反应的两种方程式2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H；
（4）取得到的Na₂CrO₄晶体0.48g，加入硫酸溶液得到Na₂CrO溶液，用0.3000 mol•L^-1滴定至终点时（铬被还原为Cr³⁺），消耗20.00mL标准溶液．
①盛装FeSO₄标准溶液应用酸式滴定管（填“酸式”或“碱式”），滴定时的操作为：左手控制活塞，右手震荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内颜色变化，滴定至终点时，记录标准液的体积；
②计算该产品中Na₂CrO₄的质量分数为66.67%．

Answer 1

分析 含铬污泥预处理后，酸浸溶解，用NaOH调节pH=8，Al³⁺、Fe³⁺完全沉淀，过滤除去Fe（OH）₃、Al（OH）₃；再调节pH＞11，沉淀Mg²⁺，加入双氧水，Cr³⁺能被双氧水氧化为Na₂CrO₄溶液，蒸发浓缩，冷却结晶，得到Na₂CrO₄晶体．
（1）依据溶液配制的步骤和过程分析所用到的仪器，主要仪器应有配制溶液的容量瓶和定容需要的胶头滴管；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）用NaOH调节pH=8，Al³⁺、Fe³⁺完全沉淀；不能省略过滤Ⅱ，若不经过滤除去，当继续加入NaOH时，Al（OH）₃会溶解，引入杂质离子AlO₂^-；
（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，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；
（4）①FeSO₄标准溶液显酸性，用酸式滴定管盛放；
②滴定时，左手控制活塞，右手震荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内颜色变化，滴定至终点时，记录标准液的体积；
③根据滴定关系式计算：Na₂CrO₄～3FeSO₄．

解答 解：含铬污泥预处理后，酸浸溶解，用NaOH调节pH=8，Al³⁺、Fe³⁺完全沉淀，过滤除去Fe（OH）₃、Al（OH）₃；再调节pH＞11，沉淀Mg²⁺，加入双氧水，Cr³⁺能被双氧水氧化为Na₂CrO₄溶液，蒸发浓缩，冷却结晶，得到Na₂CrO₄晶体．
（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、量筒、吸量管、容量瓶和胶头滴管，
故答案为：量筒、250mL容量瓶、胶头滴管；
（2）用NaOH调节pH=8，Al³⁺、Fe³⁺完全沉淀，故滤渣Ⅱ是Fe（OH）₃、Al（OH）₃；不能省略过滤Ⅱ，若不经过滤除去，当继续加入NaOH时，Al（OH）₃会溶解，引入杂质离子AlO₂^-；
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；不能，当pH=8时，Al³⁺已经完全转化为沉淀，若不经过滤除去，当继续加入NaOH时，Al（OH）₃会溶解，引入杂质离子AlO₂^-；
（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：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
故答案为：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
（4）①FeSO₄标准溶液显酸性，用酸式滴定管盛放；故答案为：酸式；
②滴定时，左手控制活塞，右手震荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内颜色变化，滴定至终点时，记录标准液的体积；
故答案为：左手控制活塞，右手震荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内颜色变化，滴定至终点时，记录标准液的体积；
③根据滴定关系式：Na₂CrO₄～3FeSO₄
                   1       3
                   n      0.300mol/L×0.020L，解之得n=0.002mol
m（Na₂CrO₄）=0.002mol×162g/mol=0.324g
该产品中Na₂CrO₄的质量分数为$\frac{0.324g}{0.48g}$×100%=66.67%；
故答案为：66.67%．

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，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，本题难度较大．