Question

【題目】利用化學原理可以對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測與合理處理。某工廠對制革工業污泥中Cr(III)的處理工藝流程如下:

已知:①硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+，其次是Fe2+、Al3+、Ca2+和Mg2+。②Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+。③常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下:

陽離子	Fe2+	Mg2+	Al3+	Cr3+
沉淀完全時的pH	3.2	11.1	5.4(>8溶解)	9(>9溶解)

(1) 實驗室用18.4mol/L的濃硫酸配制480mL2mol/L的硫酸，需量取濃硫酸_____mL；配制時除量筒、燒杯和玻璃棒外，還需用到的玻璃儀器有______________。

(2) H2O2的作用是將濾液I中的Cr3+轉化為Cr2O72-,寫出此反應的離子方程式:__________。

(3過濾II操作得到的濾渣主要為______(填化學式),濾液II中含有的離子主要有__。

(4) 鈉離子交換樹脂的反應原理為:Mn++nNaR=MRn+nNa+,則利用鈉離子交換樹脂可除去濾液II中的金屬陽離子有_______________。

(5) 寫出上述流程中用SO2進行還原時發生反應的離子方程式__________。

Answer 1

【答案】54.3 500mL容量瓶、膠頭滴管 2Cr3+＋3H2O2＋H2O＝Cr2O72－＋8H＋ Fe(OH)3、 Al(OH)3 Na+、 SO42－、 CrO42－ Mg2+、 Ca2+ 2CrO42－＋3SO2＋12H2O＝2Cr(OH)(H2O)5SO4↓＋SO42－ ＋2OH－

【解析】

（1）實驗室用18.4mol/L的濃硫酸配制480mL2mol/L的硫酸，需用500mL容量瓶，根據稀釋前后硫酸物質的量不變，列式計算需量取濃硫酸的體積；定容時用容量瓶和膠頭滴管；（2）H2O2的作用是將濾液I中的Cr3+轉化為Cr2O72-,Cr化合價升高，Cr3+是還原劑，則H2O2是氧化劑，根據得失電子守恒配平方程式；（3）硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+，其次是Fe2+、Al3+、Ca2+和Mg2+；根據常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH，加入氫氧化鈉，調節溶液PH=8，可以生成Fe(OH)3、 Al(OH)3沉淀；（4）鈉離子交換樹脂的反應原理為:Mn++nNaR=MRn+nNa+,結合溶液中含有的陽離子，分析利用鈉離子交換樹脂可除去濾液II中的金屬陽離子；（5）Cr2O72-被SO2還原生成Cr(OH)(H2O)5SO4。

（1）實驗室用18.4mol/L的濃硫酸配制480mL2mol/L的硫酸，需用500mL容量瓶；設需量取濃硫酸的體積為vmL，根據稀釋前后硫酸物質的量不變，18.4mol/L =500mL 2mol/L，v=54.3mL；配制時除量筒、燒杯和玻璃棒外，還需用到的玻璃儀器有500mL容量瓶、膠頭滴管；（2）H2O2的作用是將濾液I中的Cr3+轉化為Cr2O72-,Cr化合價升高，Cr3+是還原劑，則H2O2是氧化劑，反應離子方程式是2Cr3+＋3H2O2＋H2O＝Cr2O72－＋8H＋；（3）硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+，其次是Fe2+、Al3+、Ca2+和Mg2+；根據常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH，加入氫氧化鈉，調節溶液PH=8，可以生成Fe(OH)3、 Al(OH)3沉淀，所以過濾II操作得到的濾渣主要為Fe(OH)3、 Al(OH)3；根據元素守恒，濾液II中含有的離子主要有Na+、 SO42－、 CrO42－；（4）鈉離子交換樹脂的反應原理為:Mn++nNaR=MRn+nNa+，結合溶液中含有的陽離子，利用鈉離子交換樹脂可除去濾液II中的金屬陽離子有Mg2+、 Ca2+；（5）Cr2O72-被SO2還原生成Cr(OH)(H2O)5SO4，反應離子方程式是2CrO42－＋3SO2＋12H2O＝2Cr(OH)(H2O)5SO4↓＋SO42－ ＋2OH－。