Question

利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(III)的工艺如下：

其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺。

（1）实验室用18.4 mol·L^―1的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L^―1的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需                   。

（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有            、                。

（3）H₂O₂的作用是将滤液Ⅰ中的Cr³⁺转化为Cr₂O₇^2―，写出此反应的离子方程式：           。

（4）常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：

阳离子	Fe^3+	Mg^2+	Al^3+	Cr^3+
开始沉淀时的pH	2.7	——	——	——
沉淀完全时的pH	3.7	11.1	8	9（＞9溶解）

加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr₂O₇^2―转化为CrO₄^2―。滤液Ⅱ中阳离子主要有           ；但溶液的pH不能超过8，其理由是             。

（5）钠离子交换树脂的反应原理为：Mⁿ⁺＋nNaR→MR_n＋nNa⁺，利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是                 。

（6）写出上述流程中用SO₂进行还原的化学方程式                           。

Answer

（1）250mL容量瓶（2分）、胶头滴管（2分）

（2）升高反应温度、增大固体颗粒的表面积、加快搅拌速度等（3点中答到2点即给5分）

（3）2Cr3+ + 3H2O2 + H2O ＝ Cr2O72—+ 8H+（3分）

（4）Na+、Mg2+、Ca2+（3分）

pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－，最终影响Cr(III)回收与再利用（3分）

（5）Ca2+、Mg2+（2分）

（6）3SO2 + 2Na2CrO4 + 12H2O ＝ 2CrOH(H2O)5SO4↓+ Na2SO4 + 2NaOH （2分）

或3SO2 + 2CrO42－ + 12H2O ＝ 2CrOH(H2O)5SO4↓+ SO42－ + 2OH－）

【解析】

试题分析：（1）配置一定物质的量浓度的溶液所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、吸量管、250mL容量瓶和胶头滴管。

（2）根据影响化学反应速率的因素，酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是升高反应温度、增大固体颗粒的表面积、加快搅拌速度等。

（3）双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Cr3+有还原性，Cr3+能被双氧水氧化为高价离子，以便于与杂质离子分离，则离子方程式为2Cr3+ + 3H2O2 + H2O ＝ Cr2O72—+ 8H+。

（4）硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+，加入过氧化氢氧化铬离子为Cr2O72-，加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72-转化为CrO42-，溶液PH=8，Fe3+、Al3+沉淀完全，滤液Ⅱ中阳离子主要Na+、Ca2+和Mg2+；pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－，最终影响Cr(III)回收与再利用。

（5）钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子，答案为Ca2+、Mg2+。

（6）二氧化硫具有还原性，被滤液Ⅱ中通过离子交换后的溶液中的Na2CrO4氧化为硫酸，Na2CrO4被还原为CrOH（H2O）5SO4，水溶液中生成氢氧化钠溶液和硫酸反应生成硫酸钠，依据原子守恒配平，离子方程式为3SO2 +2Na2CrO4+12H2O＝2CrOH(H2O)5SO4↓+ Na2SO4 + 2NaOH。

考点：考查物质的量浓度的配制，外界条件对反应速率的影响，氧化还原反应方程式的配平等知识。