Question

【題目】利用化學原理對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測與合理處理。

(一)某工廠對制革工業污泥中Cr元素的回收與再利用工藝如下(硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Fe2+、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)：

常溫下部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

陽離子	Fe3＋	Fe2＋	Mg2＋	Al3＋	Cu2＋	Cr3＋
開始沉淀時的pH	1.9	7.0	－	－	4.7	－
沉淀完全時的pH	3.2	9.0	11.1	8	6.7	9(＞9溶解)

(1)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是___________________________________(至少寫兩條)。

(2)H2O2的作用是_____________________________________。

(3)調pH＝8是為了除去________________(填Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。

(4)鈉離子交換樹脂的原理為Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，被交換的雜質離子是__________(填Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。

(5)試配平氧化還原反應方程式：

Na2Cr2O7＋SO2＋H2O===Cr(OH)(H2O)5SO4＋Na2SO4；

每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4轉移電子的數目為____________。

(二)印刷電路銅板腐蝕劑常用FeCl3。腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe＋的濃度均為0.10 mol·L－1，請參照上表給出的數據和提供的藥品，簡述除去CuCl2溶液中Fe3＋ 和Fe2＋的實驗步驟：

（6）①____________________________________；②_____________________________________；

③過濾。(提供的藥品：Cl2、濃H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。

Answer 1

【答案】 升高溫度、攪拌、過濾后再向濾渣中加入硫酸(多次浸取)、適當延長浸取時間(只要答出任意兩點即可，其他合理答案也可) 將Fe2＋和Cr3＋氧化 Fe3＋、Al3＋ Mg2＋、Ca2＋ 1 3 11 2 1 3NA 通足量氯氣將Fe2＋氧化成Fe3＋ 加入CuO調節溶液的pH至3.2～4.7

【解析】(一)硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋，過濾后向濾液中加入雙氧水，雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的Fe2＋生成Fe3＋；加入氫氧化鈉溶液后，調節溶液的pH至8，根據表中數據知，Fe3＋、Al3＋轉化為沉淀除去；然后過濾，向濾液中加入鈉離子交換樹脂，然后加入二氧化硫，發生氧化還原反應得到Cr(OH)(H2O)5SO4；

（1）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是：升高溫度、攪拌、增大反應物濃度都可以提高浸取率，其采用措施為升高溫度、攪拌、過濾后再向濾渣中加入硫酸（多次浸�。�、適當延長浸取時間（只要答出任意一點即可，其他合理答案也可）；(2)H2O2的作用是將Fe2＋和Cr3＋氧化。（3）pH=8時，Fe3＋、Al3＋完全生成沉淀，所以pH=8時除去陽離子為Fe3＋、Al3＋；（4）鈉離子交換樹脂交換的離子是Ca2＋、Mg2＋；（5）二氧化硫具有還原性，被濾液Ⅱ中通過離子交換后的溶液中Na2CrO4氧化為硫酸，Na2CrO4氧被還原為Cr(OH)(H2O)5SO4，水溶液中生成硫酸反應生成硫酸鈉，依據原子守恒分析書寫配平；Na2CrO4+3SO2+11H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+Na2SO4，每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4轉移電子的數目為3NA ；

(二)①除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋，根據生成沉淀所需溶液的PH值，若使Fe2＋轉化為沉淀時，銅離子已經完全沉淀，不符合題意，所以要先把Fe2＋轉化為Fe3＋，加入氧化劑且不引進新的雜質，所以首先要通入足量氯氣將Fe2＋氧化成Fe3＋；②通入足量氯氣后，溶液呈酸性，所以要加入某種物質除去溶液中的酸且不引進新的雜質，所以要加入氧化銅，使酸轉化為氯化銅，當溶液的pH值4.7時，銅離子開始出現沉淀，當溶液的pH值為3.2時，三價鐵離子沉淀完全，銅離子未產生沉淀，所以要使三價鐵離子和銅離子分離，溶液的pH值應為[3.2，4.7）；