Question

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．
Ⅰ．染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO₂?，可以在碱性条件下加入铝粉除去（加热处理后的废水，会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体）．除去NO₂^-的离子方程式为

 

．
Ⅱ．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18.4mol?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

 

．
（2）加入H₂O₂的作用是

 

．
（3）钠离子交换树脂的原理为：Mⁿ⁺+nNaR→MR_n+nNa⁺，被交换的杂质离子是

 

（选填：Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）．
Ⅲ．印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl₃．腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的浓度均为0.10mol?L^-1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的实验步骤①

 

②

 

③过滤．（提供的药品：Cl₂  浓H₂SO₄  NaOH溶液  CuO  Cu）

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验设计题

分析：Ⅰ、铝与强碱能反应生成偏铝酸盐，高中学过的能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气，由此判断该反应的生成物，从而写出离子方程式．
Ⅱ、硫酸浸取液中金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，加入过氧化氢氧化铬离子为高价态，加入氢氧化钠溶液调节溶液PH使其他离子沉淀，过滤得到滤液用钠离子交换树脂交换镁离子和钙离子，得到 溶液中通入二氧化硫还原得到Cr（OH）（H₂O）₅SO₄；
（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；
（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；
（3）钠离子交换树脂交换 的离子是钙离子和镁离子；
Ⅲ、除杂的原则是：除去杂质且不引进新的杂质，除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，必须先使Fe²⁺转化为Fe³⁺，再加入氧化铜除去多余的氯气，调节溶液的PH值，使Fe³⁺完全转化为氢氧化铁从而除去溶液中的Fe³⁺．

解答： 解：Ⅰ、根据题意知，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气，铝与强碱能反应生成偏铝酸盐，铝是还原剂，NO₂^-是氧化剂，所以能发生氧化还原反应生成偏铝酸盐和氨水，离子方程式为：2Al+OH^-+NO₂^-+2H₂O=2AlO₂^-+NH₃?H₂O，故答案为：2Al+OH^-+NO₂^-+2H₂O=2AlO₂^-+NH₃?H₂O；
Ⅱ、（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⁺能被双氧水氧化为高价离子，以便于与杂质离子分离，
故答案为：将Cr³⁺转变成较高价态的铬，以便于与杂质离子分离；
（3）钠离子交换树脂交换 的离子是钙离子和镁离子，故答案为：Ca²⁺、Mg²⁺；
Ⅲ．①除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，根据生成沉淀所需溶液 的PH值知，若使Fe²⁺转化为沉淀时，铜离子已经完全沉淀，所以不符合题意，故首先把Fe²⁺转化为Fe³⁺，加入氧化剂且不引进新的杂质，所以首先要通入足量氯气将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
故答案为：通入足量氯气将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
②通入足量氯气后，溶液呈酸性，所以要加入某种物质除去溶液中的酸且不引进新的杂质，所以要加入氧化铜，使酸转化为氯化铜，当溶液的pH值4.7时，铜离子开始出现沉淀，当溶液的pH值为3.2时，三价铁离子沉淀完全，铜离子未产生沉淀，所以要使三价铁离子和铜离子分离，溶液的pH值应为[3.2，4.7）；
故答案为：加入CuO调节溶液的pH至[3.2，4.7）．

点评：本题考查了离子方程式的书写、物质的分离等知识点，难度中等，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．