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：酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等。

（1）配制500mL4.8mol/L的稀硫酸溶液，需要的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還需要______。

（2）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有________、________。(答出兩點)

（3）H2O2的作用是將濾液Ⅰ中的Cr3＋轉化為Cr2O，則此反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為________�？刂破渌麠l件不變，反應溫度對Cr3＋轉化率的影響如圖所示。請分析溫度超過70 ℃時，Cr3＋轉化率下降的原因是__________。

（4）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	Fe3＋	Al3＋	Cr3＋
開始沉淀時的pH	2.7	—	—
沉淀完全時的pH	3.7	5.4(＞8溶解)	9(＞9溶解)

①用NaOH調節溶液的pH不能超過8，其理由是_________。

②當pH＝8時，Mg2＋是否開始沉淀(溶液中鎂離子濃度約為1 mol·L－1)________(填 “是”或“否”)。已知Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11。

（5）上述流程中，加入NaOH溶液后，溶液呈堿性，Cr2O72-轉化為CrO42-，寫出上述流程中用SO2進行還原反應生成CrOH(H2O)5SO4沉淀的離子方程式 _________。

（6）Cr(OH)3和Al(OH)3類似，也是兩性氫氧化物，寫出向CrCl3溶液中逐滴加NaOH溶液至過量的離子方程式_____________。

Answer 1

【答案】500moL容量瓶、膠體滴管 適當升高溫度(加熱) 攪拌 3∶2 雙氧水在較高溫度下發生分解，濃度降低 pH超過8會使部分Al(OH)3溶解生成AlO2-，最終影響Cr回收與再利用 否 3SO2＋2CrO42-＋12H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓＋SO42-＋2OH－ Cr3+＋3OH－ = Cr(OH)3↓

Cr(OH)3＋OH－= [Cr(OH)4]－ ［或Cr(OH)3＋OH－= CrO2－＋2H2O］

【解析】

含鉻污泥預處理后，用硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+，加入過氧化氫氧化鉻離子為高價態，加入氫氧化鈉溶液調節溶液pH=8使其他離子沉淀，過濾得到濾液用鈉離子交換樹脂交換鎂離子和鈣離子，得到 溶液中通入二氧化硫還原得到CrOH(H2O)5SO4，據此分析。

（1）配置一定物質的量濃度的溶液所需的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和膠頭滴管，故答案為：500mL容量瓶、膠頭滴管；

（2）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是：適當升高溫度(加熱)、攪拌；

（3）雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質，Cr3+有還原性，Cr3+能被雙氧水氧化為高價離子，以便于與雜質離子分離，反應的離子方程為：2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+，反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為3∶2；

溫度升高超過70℃時過氧化氫分解，使平衡逆向進行，Cr（Ⅲ）轉化率下降，故答案為：較高溫度下雙氧水分解；

（4）①超過pH=8，氫氧化鋁是兩性氫氧化物會溶解于強堿溶液中影響鉻離子的回收利用；鈉離子交換樹脂交換的離子是鈣離子和鎂離子；

②當pH=8時，c(Mg2+)c2(OH-)=(Ksp[Mg(OH)2]=1. 8×10-11，c(Mg2+)===18mol/L, 溶液中鎂高子濃度不超過1mol·L-1，因此，此時Mg2+不沉淀；

（5）根據流程可知，用SO2進行還原CrO42-，發生反應生成CrOH(H2O)5SO4沉淀的離子方程式為3SO2＋2CrO42-＋12H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓＋SO42-＋2OH－；

（6）Cr(OH)3和Al(OH)3類似，也是兩性氫氧化物，向CrCl3溶液中逐滴加NaOH溶液至過量的離子方程式為Cr3+＋3OH－ = Cr(OH)3↓、Cr(OH)3＋OH－= [Cr(OH)4]－ ［或Cr(OH)3＋OH－= CrO2－＋2H2O］。