Question

Ⅰ．工业废水中Cr（Ⅲ）回收与再利用工艺如下：

注：
①硫酸浸取液中金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺
②部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表．

氢氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2	Al（OH）3	Cr（OH）3
pH	3.7	9.6	11.1	8	9（＞9溶解）

（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施

 

（至少写一条）．
（2）调pH=8是为了除去

 

离子（选填：Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）．
（3）钠离子交换树脂的原理为：Mⁿ⁺+nNaR→MRn+nNa⁺，被交换的杂质离子是

 

（选填：Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）．
Ⅱ．电解法处理含Cr₂O₇^2-离子的废水（pH=4～6）的一种方法是：往废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，同时鼓入空气，经过一段时间后，经过一段时间后，有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀产生，使工业废水中铬含量低于排放标准．
（1）阴极电极反应式：

 

．
（2）加入适量NaCl的作用？

 

．
（3）鼓入空气的作用？

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,电解原理

专题：实验设计题

分析：Ⅰ、（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是延长浸取时间、加快溶解速度等措施；硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，酸浸是溶解物质为了提高浸取率，可以升高温度增大物质溶解度，增大接触面积增大反应速率，或加快搅拌速度等；
（2）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溶液使溶液调节pH=8，Al³⁺、Fe³⁺转化为沉淀除去；
（3）钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子；
Ⅱ、（1）用Fe做电极进行电解，阳极发生Fe-2e^-=Fe²⁺，在阴极上是重铬酸根离子得电子发生还原反应，Cr₂O₇^2-发生氧化还原反应被还原为Cr³⁺然后生成Cr（OH）₃沉淀除去；
（2）电解池中加入氯化钠NaCl可增强溶液的导电能力；
（3）通入空气Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，最后形成沉淀而除去，以此来解答．

解答： 解：硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Fe²⁺和Cr³⁺有还原性，Fe²⁺和Cr³⁺能被双氧水氧化为高价离子，以便于与杂质离子分离；加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Fe³⁺、Al³⁺转化为沉淀除去；最后钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子．
I、（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是：增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等，
故答案为：升高温度，搅拌，过滤后再向滤渣中加入H₂SO₄ （多次浸取），适当延长浸取时间；
（2）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：Al³⁺、Fe³⁺；
（3）钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子，因为在此之前，Fe³⁺被除去，Al³⁺转化为偏铝酸根的形式，故答案为：Ca²⁺、Mg²⁺；
Ⅱ、（1）Fe为阳极，则阳极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，溶液中重铬酸根离子在阴极放电：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6e^-=2Cr³⁺+7H₂O，故答案为：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6e^-=2Cr³⁺+7H₂O；
（2）因NaCl为电解质，加入适量的NaCl增强废水的导电性，便于电解的进行，故答案为：增强废水的导电性，便于电解的进行；
（3）亚铁离子具有还原性可以被空气中的氧气氧化为铁离子，所以鼓入空气，是将阳极溶解生成的Fe²⁺转化为Fe³⁺，便于形成沉淀除去，
故答案为：将阳极溶解生成的Fe²⁺转化为Fe³⁺，便于形成沉淀除去．

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，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．