Question

【题目】某工厂将制革工业污泥中的铬元素以难溶物CrOH(H2O)5SO4的形式回收，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+、Al3+、Ca2+和Mg2+。

回答下列问题：

（1）4.8 mol/L的硫酸溶液密度为1.27g/cm3，该溶液中硫酸的质量分数是_______。

（2）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：______。

（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	5.4（>8溶解）	9（>9溶解）

①Cr (OH)3溶解于NaOH溶液时反应的离子方程式是___________。

②加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72－转化为CrO42－。滤液Ⅱ中阳离子主要有______；但溶液的pH不能超过8，其理由是______________________________。

（4）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滤液Ⅱ中的金属阳离子是_____________。

（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：_______________。

Answer 1

【答案】 37% 2Cr3+ + 3H2O2 + H2OCr2O72－+ 8H+ Cr (OH)3 + OH-CrO2－+ 2H2O Na+、Ca2+、Mg2+ pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－ Ca2+、Mg2+ 3SO2 + 2Na2CrO4 +12H2O2CrOH(H2O)5SO4↓ + Na2SO4 + 2NaOH

【解析】试题分析：由流程可知，含铬污泥经酸浸后过滤，向滤液中加入双氧水把Cr3+氧化为Cr2O72－，然后加入氢氧化钠溶液调节pH到8，Cr2O72－转化为CrO42－,Fe3+和Al3+完全沉淀，过滤，滤液以钠离子交换树脂进行离子交换，除去Ca2+和Mg2+，最后向溶液中通入足量的二氧化硫将CrO42－还原为CrOH(H2O)5SO4。

（1）4.8 mol/L的硫酸溶液密度为1.27g/cm3，该溶液中硫酸的质量分数是37%。

（2） H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O72－，此反应的离子方程式是2Cr3+ + 3H2O2 + H2OCr2O72－+ 8H+。

（3）①类比Al(OH)3溶于NaOH溶液的反应，Cr (OH)3溶解于NaOH溶液时反应的离子方程式是Cr (OH)3 + OH-CrO2－+ 2H2O。

②加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72－转化为CrO42－。滤液Ⅱ中阳离子主要有Na+、Ca2+、Mg2+；但溶液的pH不能超过8，其理由是pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－。

（4）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滤液Ⅱ中的金属阳离子是Ca2+、Mg2+。

（5）上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式为3SO2 + 2Na2CrO4 +12H2O2CrOH(H2O)5SO4↓ + Na2SO4 + 2NaOH。