题目内容
【题目】电镀废液的综合利用有利于减少重金属对水体的污染。某实验小组用以下流程模拟利用一定量工业电镀废液(强酸性,含Cr2O72-、杂质Cu2+等)制备水溶性皮革鞣剂Cr(OH)SO4。回答下列问题:
(已知lg2=0.3,Ksp[ Cr(OH)3]=6.4×10-31, Ksp[ Cu(OH)2]=2×10-20 )
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(1)加Na2SO3前先将废液调为弱酸性溶液的原因是__________________,写出废液中加Na2SO3时发生反应的离子方程式_____________。
(2)步骤①须保持温度在30~50℃,可采用的措施是___________________。
(3)步骤②的操作名称是___________。
(4)若在步骤②中,使Cr3+完全沉淀,则溶液的pH范围为______________,
[已知溶液中c(Cu2+)=2×10-4mol·L-1,完全沉淀时c(Cr3+)<10-5 mol·L-1]
(5)粗产品中含有微量CrO42-,工业选择的试剂X应满足的条件是__________。
A.与水互不相溶 B.CrO42-在X中溶解度小
C.Cr(OH)SO4在X中溶解度大 D.Cr(OH)SO4与X不反应
(6)若工业电镀废液含0.1mol Cr2O72-,最终制得产品31.35g,则产率为__________。
(7)酸性条件下,蔗糖还原Na2Cr2O7也可制备Cr(OH)SO4:
Na2Cr2O7+NaHSO4+C12H22O11→Cr(OH)SO4+Na2SO4+H2O+CO2(未配平)
①反应中每生成1molCr(OH)SO4,理论上需要C12H22O11_________mol
②将生成液降温至17℃以下,静置,过滤,在80℃时蒸发滤液,得到标准的工业产品,该产品中混有的主要杂质是________________。
【答案】 溶液酸性过强,Na2SO3生成SO2,利用率降低 Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O 水浴加热 过滤 洗涤 5.6<pH<6 AD 95% 1/16 Na2SO4
【解析】(1)由于溶液酸性过强,Na2SO3生成SO2,利用率降低,所以加Na2SO3前先将废液调为弱酸性溶液;亚硫酸钠具有还原性,能把重铬酸根离子氧化,则废液中加Na2SO3时发生反应的离子方程式为Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O。(2)步骤①须保持温度在30~50℃,可采用的措施是水浴加热。(3)步骤②得到滤渣和滤液,其操作名称是过滤。(4)完全沉淀时c(Cr3+)<10-5 mol·L-1,此时溶液中氢氧根浓度是
,溶液中氢离子浓度是2.5×10-6mol/L,所以pH=5.6。溶液中c(Cu2+)=2×10-4mol·L-1,开始沉淀是氢氧根浓度是
,pH=6,所以溶液的pH范围为5.6<pH<6;(5)要除去粗产品中含有微量CrO42-,工试剂X应满足的条件是与水互不相溶且Cr(OH)SO4与X不反应,答案选AD。(6)若工业电镀废液含0.1mol Cr2O72-,则理论上制得Cr(OH)SO4的质量=0.2mol×165g/mol=33g,最终制得产品31.35g,则产率为31.35g/33g×100%=95.0%。(7)①反应中Cr元素化合价从+7价降低到+3价,得到3个电子。碳元素化合价从0价升高到+4价,所以根据电子得失守恒可知每生成1molCr(OH)SO4,理论上需要C12H22O11的物质的量是3mol÷48=1/16mol;②反应中还有硫酸钠生成,因此该产品中混有的主要杂质是Na2SO4。