Question

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）染料工業排放的廢水中含有大量有毒的NO₂^-，可以在堿性條件下加入鋁粉除去（加熱處理后的廢水會產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體）．除去NO₂^-的離子方程式為

 

．
（二）某工廠對制革工業污泥中Cr（Ⅲ）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

 

（至少寫一條）．
（2）調pH=8是為了除去

 

（填Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）．
（3）鈉離子交換樹脂的原理為Mⁿ⁺+nNaR→MR_n+nNa⁺，被交換的雜質離子是

 

（填Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）．
（4）試配平氧化還原反應方程式：□Na₂Cr₂O₇+□SO₂+□H₂O=□Cr（OH）（H₂O）₅SO₄+□Na₂SO₄；每生成1mol Cr（OH）（H₂O）₅SO₄消耗SO₂的物質的量為

 

．
（三）印刷電路銅板腐蝕劑常用FeCl₃．腐蝕銅板后的混合濁液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的濃度均為0.10mol?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：
①

 

；
②

 

；
③過濾．（提供的藥品：Cl₂、濃H₂SO₄、NaOH溶液、CuO、Cu）．

Answer 1

分析：（一）加熱處理后的廢水會產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，說明產物之一為一水合氨，Al作還原劑，失去電子后在堿性條件下生成偏鋁酸根離子，NO₂^-作氧化劑，依據電荷守恒和原子守恒寫出離子方程式；
（二）（1）為了提高浸取率可采取的措施是延長浸取時間、加快溶解速度兩個角度分析；
（2）硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Fe³⁺、Al³⁺轉化為沉淀除去；
（3）鈉離子交換樹脂交換的離子是鈣離子和鎂離子；
（4）依據流程圖中的轉化關系和產物，結合二氧化硫的還原性，利用氧化還原反應原理分析書寫，根據方程式計算；
（三）除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的實驗步驟是：通入足量的氯氣將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；加入CuO調節溶液PH值3.2-4.7使鐵離子沉淀完全，然后過濾．

解答：解：（一）加熱處理后的廢水會產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，說明產物之一為一水合氨，Al作還原劑，失去電子后在堿性條件下生成偏鋁酸根離子，NO₂^-作氧化劑，依據電荷守恒和原子守恒配平得離子方程式：2Al+OH^-+NO₂^-+2H₂O═2AlO₂^-+NH₃?H₂O，
故答案為：2Al+OH^-+NO₂^-+2H₂O═2AlO₂^-+NH₃?H₂O；
（二）（1）硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，酸浸是溶解物質為了提高浸取率，可以升高溫度增大物質溶解度，增大接觸面積增大反應速率，或加快攪拌速度等；酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是：增加浸取時間、不斷攪拌混合物、濾渣多次浸取等，
故答案為：增加浸取時間、不斷攪拌混合物、濾渣多次浸取等；
（2）硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入NaOH溶液使溶液呈堿性，溶液PH=8，Fe³⁺、Al³⁺轉化為沉淀除去；
故答案為：Fe³⁺、Al³⁺；
（3）鈉離子交換樹脂交換的離子是鈣離子和鎂離子，故答案為：Ca²⁺、Mg²⁺；
（4）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CrOH（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；2Na₂CrO₄+3SO₂+12H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄，
根據方程式：3SO₂～2CrOH（H₂O）₅SO₄
           x       1mol
所以x=1.5mol 
故答案為：2；3；12；2；1；1.5mol；
（三）根據上表給出的數據和提供的藥品，除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的實驗步驟是：通入足量的氯氣將Fe²⁺氧化為Fe³⁺、加入CuO調節溶液PH值3.2-4.7使鐵離子沉淀完全，然后過濾，
故答案為：①通入足量氯氣將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；②加入CuO調節溶液的pH至3.2～4.7．

點評：本題考查了離子方程式、化學方程式的書寫、物質的分離等知識點，注意會運用溶液的pH值對溶液中的離子進行分離，除雜的原則是除去雜質且不引進新的雜質，本題難度較大．