Question

（2012?湖南模拟）2011年8月12日，网传云南曲靖市越州镇约5000余吨的重毒化工废料铬渣非法丢放，毒水被直接排放到南盘江中．被污染的水中主要含有Cr³⁺，同时还含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，且酸性较强．
Ⅰ．污泥中Cr⁺回收与再利用工艺如下（硫酸浸取液中的金属离子主要是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18.4mol?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

250mL容量瓶、胶头滴管．

（2）加入H₂O₂的作用是

将滤液Ⅰ中的Cr³⁺转化为Cr₂O₇^2-，以便于与杂质离子分离

．调节溶液的pH=8是为了除去

Fe³⁺、Al³⁺

离子．
（3）还原过程发生以下反应，请配平：

1

Na₂Cr₂O₇+

3

SO₂+

11

H₂O

═

2

Cr（OH）（H₂O）₅ SO₄+

Na₂SO₄

Na₂SO₄
Ⅱ．工业废水中常含有一定量的Cr2

O

2- 7

和Cr

O

2- 4

，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Cr2

O

2- 7

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．
阳极的电极反应式为

Fe-2e^-═Fe²⁺

．
电解时能否用Cu电极来代替Fe电极？

不能

（填“能”或“不能”），理由是

因阳极产生的Cu²⁺不能使Cr₂O₇^2-还原到低价态

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（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）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；硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Fe³⁺、Al³⁺转化为沉淀除去；
（3）依据流程图中的转化关系和产物，结合二氧化硫的还原性，利用氧化还原反应原理分析书写，
Ⅱ．用Fe为电极进行电解生成Fe²⁺，作为还原剂还原Cr₂O₇^2-；

解答：解：Ⅰ．（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）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Cr₂O₇^2-，以便于与杂质离子分离，硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入NaOH溶液使溶液呈碱性，溶液pH=8，Fe³⁺、Al³⁺转化为沉淀除去；
故答案为：将滤液Ⅰ中的Cr³⁺转化为Cr₂O₇^2-，以便于与杂质离子分离；Fe³⁺、Al³⁺；
（3）二氧化硫具有还原性，被滤液Ⅱ中通过离子交换后的溶液中Na₂Cr₂O₇氧化为硫酸，Na₂Cr₂O₇氧被还原为CrOH（H₂O）₅SO₄，水溶液中生成硫酸反应生成硫酸钠，依据原子守恒分析书写配平；Na₂Cr₂O₇+3SO₂+11H₂O═2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄，
故答案为：1、3、11H₂O、2、1Na₂SO₄；
Ⅱ．用Fe为电极进行电解，铁作阳极，阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，作为还原剂还原Cr₂O₇^2-，而铜电极作阳极生成Cu²⁺不能还原Cr₂O₇^2-，故不用Cu电极来代替Fe电极，
故答案为：Fe-2e^-═Fe²⁺；不能；因阳极产生的Cu²⁺不能使Cr₂O₇^2-还原到低价态；

点评：本题考查了溶液配制、化学方程式的配平、物质的分离等知识点，难度较大，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．