Question

某工厂对制革工业污泥中Cr元素的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Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺）：

常温下部分阳离子以氢氧化物沉淀形式存在时溶液的pH见表：

阳离子	Fe3+	Fe2+	Mg2+	Al3+	Cu2+	Cr3+
开始沉淀时的pH	1.9	7.0	9.3	3.7	4.7	---
沉淀完全时的pH	3.2	9.0	11.1	8.0	6.7	9（＞9 溶解）

（1）酸浸时，为了提高浸取效率可采取的措施是

 

（至少写一条）．
（2）加入H₂O₂目的是氧化

 

离子，其有关的离子方程式

 

（写一种）．针铁矿（Coethite）是以德国诗人歌德（Coethe）名字命名的，组成元素是Fe、H、O，化学式量为89，其化学式是

 

．
（3）调pH=8是为了将

 

离子（从Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺中选择）以氢氧化物沉淀的形式除去．滤出的沉淀中部分沉淀将溶解于足量的氢氧化钠溶液中，其有关的离子方程式是

 

，取少量上层澄清溶液，向其中通入足量的CO₂，又能重新得到相应的沉淀，其有关的离子方程式为

 

．
（4）试配平最后一步相关的氧化还原方程式：

 

Na₂Cr₂O₇+

 

SO₂+

 

 H₂O=

 

 Cr（OH）（H₂O）₅SO₄+

 

 Na₂SO₄，每生成1mol Cr（OH）（H₂O）₅SO₄时，该反应中转移的电子数为

 

．

Answer 1

考点：物质的分离、提纯的基本方法选择与应用,氧化还原反应的电子转移数目计算,氧化还原反应方程式的配平

专题：氧化还原反应专题,化学实验基本操作

分析：（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）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）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；
（4）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，根据方程式计算．

解答： 解：（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、延长浸取时间、过滤后再次浸取；
（2）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，
其中Fe²⁺反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，针铁矿组成元素是Fe、H、O，化学式量为89，则1mol该物质中应含有1molFe，则H、O的质量为89-56=33，可知应含有2molO和1molH，化学式应为FeO（OH），
故答案为：Fe²⁺；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；FeO（OH）；
（3）硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，由于Fe³⁺以针铁矿形成已经沉淀，则加入NaOH溶液使溶液呈碱性，溶液PH=8，Al³⁺、Cu²⁺转化为沉淀除去，滤出的沉淀中部分沉淀将溶解于足量的氢氧化钠溶液中，涉及反应为Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
取少量上层澄清溶液，向其中通入足量的CO₂，又能重新得到相应的沉淀，涉及反应为AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：Al³⁺、Cu²⁺；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）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方程式为Na₂Cr₂O₇+3SO₂+11H₂O═2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄，
由方程式可知，Cr元素化合价降低3价，则每生成1mol Cr（OH）（H₂O）₅SO₄时，转移3N_A电子，
故答案为：1；3；11；2；1；3N_A．

点评：本题考查了离子方程式的书写、物质的分离等知识点，难度不大，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．