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铬及其化合物在现代工业上的应用广泛,可用于电镀,鞣制羊毛,皮革;铬还用于照相材料,胶版印刷及化工触媒剂等。但化工废料铬渣对人体健康有很大危害。
Ⅰ: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是                 (至少答一点)。
(3)调节溶液的pH=8是为了除去             离子。钠离子交换树脂的原理为:
Mn+nNaR→MRn+nNa,被交换的的杂质离子是             
(4)Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH(aq)
常温下,Cr(OH)的溶度积Ksp= c(Cr3+)? c3(OH)=1032,要使c(Cr3+)降至105mol/L,溶液的pH应调至         
(5)还原过程发生以下反应(请配平):    Na2Cr2O7     SO2         
=     Cr(OH) (H2O)5SO4    Na2SO4
Ⅱ:工业废水中常含有一定量的Cr2O72和CrO42,它们会对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理。
其中一种处理方法为电解法:该法用Fe做电极,电解含Cr2O72的酸性废水,随着电解进行,阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。用Fe做电极的原因为
                                                                         
在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)                         


Ⅰ:(1)250ml容量瓶、胶头滴管
(2)①升高反应温度,②搅拌,③过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取),④适当延长浸取时间
(3)Fe3+和Al3+;    Ca2+、Mg2+
(4)5
(5)1,3,11H2O,2,1
Ⅱ:阳原反应为Fe-2e-=Fe2+,提供还原剂Fe2+,2H++2e-=H2

解析试题分析:(1)浓硫酸稀释、冷却至室温所得溶液需要转移入250mL容量瓶,定容时需要胶头滴管;(2)搅拌、振荡、升温、延长浸取时间、多次浸取等条件都可以提高浸取率;(3)酸浸、过滤步骤可以除去大部分的Ca2+,因为Ca2++SO42—=CaSO4↓;氧化步骤可以除去Fe2+,因为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;而pH=8的目的是除去Fe3、Al3+,因为表中Fe3、Al3+完全沉淀的pH分别是3.2、8;根据钠离子交换树脂的原理,Ca2+2NaR→CaR2+2Na,Mg2+2NaR→MgR2+2Na,则被交换的杂质离子是Ca2+、Mg2+;(4)若c(Cr3+)=10—5mol/L,则Ksp=10—5×c3(OH)=10—32,c(OH)=10—9 mol/L;Kw=10—14,c(H+)= Kw/c(OH)=10—5 mol/L,则pH=—lg10—5=5;(5)铬元素由+6价降为+3价,硫元素由+4价升为+6价,先根据最小公倍数法配平氧化剂、还原剂、还原产物和氧化产物的系数,然后再用观察法或原子个数守恒确定另一种反应物及其系数,即1Na2Cr2O7+3SO2+11H2O=2Cr(OH) (H2O)5SO4+1Na2SO4;铁作阳极,本身发生氧化反应:Fe—2e=Fe2+,被腐蚀并产生具有还原性的亚铁离子;Fe2+能将Cr2O72还原,即6Fe2++1Cr2O72+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O;H+移向阴极,并在阴极上发生还原反应:2H++2e=H2↑,因此阴极附近溶液酸性减弱,pH升高。
考点:是回收再利用型工艺流程题,包括配制一定物质的量浓度溶液的实验、提高浸取率的措施、控制pH等条件除去混合物中的杂质金属阳离子、容度积和pH的计算、氧化还原反应方程式的配平、电解原理等高考热点。

练习册系列答案
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(填“A、B或C”),理由是                                                  
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