Question

【題目】云南省曲靖的鉻渣污染經媒體報道后，鉻污染再次引起人們的關注。利用化學原理可以對工廠排放的含鉻廢水、鉻渣等進行有效處理。

Ⅰ.含鉻廢水的處理：某企業排放的含鉻廢水中含有較多毒性較大的Cr2O，某研究性學習小組為了變廢為寶，將廢水處理得到金屬鉻，設計了如下的工藝流程。

（1）請寫出通入SO2時發生的離子反應：______________________________________。

（2）寫出加入鋁粒時發生反應的化學方程式____________________________________。

Ⅱ.鉻渣的處理

鉻渣燒結煉鐵法：鉻渣中約含有55%的氧化鈣和氧化鎂，此外還含有15%左右的氧化鐵，這些都是煉鐵所需的成分。少量的鉻渣代替消石灰同鐵礦粉、煤粉混合，經燒結后送入高爐冶煉，六價鉻還原為三價鉻或金屬鉻，金屬鉻熔入鐵水，而其他成分熔入熔渣。煉鐵可使鉻渣徹底解毒并充分利用，是鉻渣治理的良好方法之一。

堿性溶液還原法：直接在堿性鉻渣中加入硫化鈉等進行六價鉻的還原反應，形成Cr(OH)3沉淀后，過濾回收鉻污泥。

（3）鉻渣燒結煉鐵法中煤粉的作用是____________。(寫兩點)

（4）請配平堿性溶液還原法中發生的離子反應：_______________

Cr2O72-＋S2－＋H2O===Cr(OH)3↓＋S2O32-＋OH－

（5）用足量的CO還原14 g鐵的氧化物的混合物，將生成的氣體通入足量的澄清石灰水中，生成沉淀25 g，則這種混合物可能是________(填序號)；

①FeO、Fe2O3　　②FeO、Fe3O4　　③Fe2O3、Fe3O4

在這些混合物中，各成分的物質的量之比是________。

Ⅲ.電解法處理

工業上處理含Cr2O72-離子的酸性廢水，采用以下處理方法。①往工業廢水中加入適量的食鹽(1～2 g·L－1)，攪拌均勻；②用Fe為電極進行電解；③鼓入空氣，經過一段時間后，使廢水中的含鉻(有毒)量降到可排放的標準。其原理是：①將Cr2O離子還原為可溶性三價鉻離子；②要在電解除鉻過程中，使溶液的pH不斷升高，使工業廢水由酸性變為堿性，再把三價鉻離子變為不溶性氫氧化物除去。

（6）加入食鹽的目的是______________________________________________________；電解時陽極反應式為______________。

Answer 1

【答案】Cr2O72-＋3SO2＋2H＋===2Cr3＋＋3SO42-＋H2O 2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr 為高爐冶煉過程提供熱源；燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑；還起到高溫填料的作用(寫兩點即可) 4　6　19　8　3　14 ①③ 1∶2或1∶1 增強導電性 Fe－2e－===Fe2＋

【解析】

(1)二氧化硫與Cr2O72-離子發生氧化還原反應生成SO42-離子和Cr3+離子；

(2)Al具有強還原性，能夠將Cr從其氧化物中還原出來；

(3)煤粉燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑，為高爐冶煉過程提供熱源等；

(4)Cr2O72-→Cr3+，S2-→S2O32-，根據電子轉移守恒配平；

(5)可依據鐵的氧化物與一氧化碳以及二氧化碳和氫氧化鈣反應的方程式推算鐵的氧化物的化學式進而對相關選項作出判斷；

(6)加入適量的NaCl可增強溶液的導電性；陽極鐵失去電子生成亞鐵離子。

(1)重鉻酸根具有強氧化性，能將二氧化硫中+4價的硫氧化為+6價，離子反應為：Cr2O72-+2H++3SO2═2Cr3++3SO42-+H2O；

(2)根據鋁熱反應的概念，鋁與氧化鉻在高溫下生成鉻和氧化鋁，反應方程式為2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr；

(3)少量的鉻渣代替消石灰同鐵礦粉、煤粉混合，經燒結后送入高爐冶煉，煤粉的作用煤粉燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑，為高爐冶煉過程提供熱源，還起到高溫填料的作用(寫兩點即可)；

(4)Cr2O72-→Cr3+，1molCr2O72-獲得電子物質的量為1mol×2×(6-3)=6mol，S2-→S2O32-，2molS2-失去電子物質的量為1mol×2×[2-(-2)]=8mol，根據電子轉移守恒，最小公倍數為24，所以發生的離子反應為：4Cr2O72-+6S2-+19H2O═8Cr(OH)3↓+3S2O32-+14OH-；

(5)假設鐵的氧化物的化學式為FexOy，則它與一氧化碳反應的方程式為：FexOy+yCOxFe+yCO2，Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O，所以可建立FexOy～yCO2～yCaCO3的關系式；

則有FexOy～yCO2～yCaCO3

56x+16y 100y

14g25g

=，解得：=，則兩元素的質量比為56×5:16×7=5:2，而FeO、Fe2O3、Fe3O4三者中鐵與氧的質量比分別是：7:2；7:3；21:8；所以可推斷該物質中一定會含有Fe2O3；故答案為①③；

若為①FeO、Fe2O3，設FeO的物質的量為xmol，Fe2O3的物質的量為ymol，則：(56x+112y):(16x+48y)=5:2，解得：x:y=1:2；

若為③Fe2O3、Fe3O4，設Fe2O3的物質的量為xmol，Fe3O4的物質的量為ymol，則：(112x+168y):(48x+64y)=5:2，解得：x:y=1:1；

(6)因NaCl為電解質，加入適量的NaCl可增強溶液的導電能力；Fe為陽極，則陽極鐵失去電子生成亞鐵離子，所以陽極反應為：Fe-2e-=Fe2+。