Question

【题目】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)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+、Al3+、Ca2+、Mg2+）：

部分阳离子常温下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）实验室用18.4 mol·L-1的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·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______________________。

（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有___________________________。(写出两个措施)

（3）加入H2O2的作用是_____________________________________。

（4）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_______________。

（5）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___________________。

（6）写出上述流程中用SO2进行还原的离子方程式___________________________。

Answer 1

【答案】250mL容量瓶、烧杯 升高反应温度、增大固体颗粒的表面积、加快搅拌速度等 Cr3+转化为Cr2O72- Na+、Mg2+、Ca2+ pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－，最终影响Cr(III)回收与再利用 Ca2+、Mg2+ 3SO2+ 2Na2CrO4+ 12H2O＝2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+ 2NaOH

【解析】

向含铬污泥中加入稀硫酸和水并将溶液pH调节为1，根据信息①知，硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+，然后过滤，向滤液中加入双氧水，发生2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+，Cr3+被氧化生成Cr2O72-，然后向溶液中加入NaOH溶液并调节溶液的pH=8，根据表中数据知，溶液中Fe3+、Al3+生成沉淀，且溶液中Cr2O72-转化为CrO42-，然后过滤，向滤液中加入钠离子交换树脂，除去Ca2+和Mg2+，最后向溶液中通入二氧化硫，发生反应2 CrO42-+3SO2+12H2O=2Cr（OH）（H2O）5SO4↓+SO42-+2OH-，以此来解答。

（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、吸量管、容量瓶和胶头滴管，故答案为250mL容量瓶、胶头滴管；

（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是升高反应温度、增大固体颗粒的表面积、加快搅拌速度等；故答案为升高反应温度、增大固体颗粒的表面积、加快搅拌速度等。

（3）双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Cr3+有还原性，Cr3+转化为Cr2O72-；故答案为Cr3+转化为Cr2O72-；

（4）碱性条件下Cr2O72-转化为CrO42-，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-，最终影响Cr（Ⅲ）回收与再利用，故答案为pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－，最终影响Cr(III)回收与再利用；

（5）钠离子交换树脂交换 的离子是Mg2+、Ca2+，从而除去杂质离子Mg2+、Ca2+，故答案为Mg2+、Ca2+；

（6）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+12H2O=2CrOH（H2O）5SO4↓+Na2SO4+2NaOH，故答案为3SO2+2Na2CrO4+12H2O=2CrOH（H2O）5SO4↓+Na2SO4+2NaOH。