Question

12．电镀含铬废水的处理方法较多．
Ⅰ．某工业废水中主要含有Cr³⁺，同时还含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，且酸性较强．为回收利用，通常采用如图流程处理：

已知：（1）Cr（OH）₃与Al（OH）₃性质相似，为两性氢氧化物；Cr（OH）₃→NaCrO₂→Na₂CrO₄→Na₂Cr₂O₇
（2）Cu（OH）₂能溶于氨水：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O
请回答：
（1）操作Ⅰ的名称过滤，上述操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相同，进行该实验操作所需要的主要玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还有玻璃棒．
（2）滤渣Ⅰ的主要成分为Cu（OH）₂、Fe（OH）₃ （写化学式），试剂乙的名称氨水．
（3）加入试剂甲的目的将Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
（4）废水处理流程中生成滤渣Ⅲ的离子方程式2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
Ⅱ．酸性条件下，六价铬主要以Cr₂O₇^2-形式存在．工业上用以下方法处理处理含Cr₂O₇^2-的废水：
①往废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；
②用Fe为电极进行电解，经过一段时间，最后有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀产生；
③过滤回收沉淀，废水达到排放标准．
（5）电解时能否用Cu电极来代替Fe电极不能（填“能”或“不能”），理由因阳极产生的Cu²⁺不能使Cr₂O₇^2-还原到低价态．

Answer 1

分析 I．工业废水中含有Cr³⁺，同时还含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，且酸性较强，根据流程图知，工业废水中加入试剂甲后溶液中没有Fe²⁺，说明废水中的Fe²⁺被氧化生成Fe³⁺，甲应该具有强氧化性，且不能引进杂质，则试剂甲为双氧水；向溶液中加入过量NaOH溶液，Cu²⁺、Fe³⁺都转化为氢氧化物沉淀，根据题给信息（1）知，Al³⁺、Cr³⁺和过量NaOH反应生成可溶性的钠盐，然后采用过滤方法得到滤渣I、滤液I，滤渣I为Cu（OH）₂、Fe（OH）₃，滤液I中含有NaAlO₂、NaCrO₂、NaOH；
向滤渣I中加入试剂乙，然后过滤，得到滤渣II和滤液II，根据题给信息（2）知，试剂乙为氨水，滤渣II为Fe（OH）₃，滤液II为[Cu（NH₃）₄]（OH）₂；
向滤液I中加入试剂丙得到AlO₂^-和CrO₄^2-，根据题给信息（1）知，试剂丙可以将CrO₂^-氧化为CrO₄^2-，实现三价铬到CrO₄^2-的转化，且不能引进杂质，所以试剂丙是氯气，向溶液中通入过量二氧化碳，得到沉淀IIIAl（OH）₃ 和滤液III，滤液III最终得到Na₂Cr₂O₇；
（1）分离难溶性固体和溶液采用过滤方法；进行该实验操作所需要的主要玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还有玻璃棒；
（2）滤渣I的主要成分为Cu（OH）₂、Fe（OH）₃，试剂乙的名称氨水；
（3）加入试剂甲的目的是将亚铁离子氧化为铁离子；
（4）废水处理流程中生成滤渣III的离子方程式为2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
II．（5）用Fe为电极进行电解生成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-．

解答 解：I．工业废水中含有Cr³⁺，同时还含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，且酸性较强，根据流程图知，工业废水中加入试剂甲后溶液中没有Fe²⁺，说明废水中的Fe²⁺被氧化生成Fe³⁺，甲应该具有强氧化性，且不能引进杂质，则试剂甲为双氧水；向溶液中加入过量NaOH溶液，Cu²⁺、Fe³⁺都转化为氢氧化物沉淀，根据题给信息（1）知，Al³⁺、Cr³⁺和过量NaOH反应生成可溶性的钠盐，然后采用过滤方法得到滤渣I、滤液I，滤渣I为Cu（OH）₂、Fe（OH）₃，滤液I中含有NaAlO₂、NaCrO₂、NaOH；
向滤渣I中加入试剂乙，然后过滤，得到滤渣II和滤液II，根据题给信息（2）知，试剂乙为氨水，滤渣II为Fe（OH）₃，滤液II为[Cu（NH₃）₄]（OH）₂；
向滤液I中加入试剂丙得到AlO₂^-和CrO₄^2-，根据题给信息（1）知，试剂丙可以将CrO₂^-氧化为CrO₄^2-，实现三价铬到CrO₄^2-的转化，且不能引进杂质，所以试剂丙是氯气，向溶液中通入过量二氧化碳，得到沉淀IIIAl（OH）₃ 和滤液III，滤液III最终得到Na₂Cr₂O₇；
（1）分离难溶性固体和溶液采用过滤方法，所以操作I名称是过滤；进行该实验操作所需要的主要玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还有玻璃棒，
故答案为：过滤；玻璃棒；
（2）通过以上分析知，滤渣I的主要成分为Cu（OH）₂、Fe（OH）₃，试剂乙的名称氨水，
故答案为：Cu（OH）₂、Fe（OH）₃；氨水；
（3）在电镀铬的工业废水中主要含有Cr³+，同时还含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺ Fe³⁺和Al³⁺等，加入试剂甲以后废水的成分含有Cr³+、Cu²⁺、Fe³⁺和Al³⁺，由此可见试剂甲将亚铁离子氧化为三价铁离子，
故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（4）偏铝酸钠和过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，所以废水处理流程中生成滤渣III的离子方程式为2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
II．（5）用Fe为电极进行电解生成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：不能；因阳极产生的Cu²⁺不能使Cr₂O₇^2-还原到低价态．

点评 本题考查物质的分离和提纯，为高频考点，涉及实验基本操作、氧化还原反应、电解原理等知识点，明确流程图中化学反应原理、基本操作方法是解本题关键，难点是（5）题电解原理，题目难度中等．