Question

含重金属离子(如铬、锰、铅等)废水的常见治理方法有化学还原法、化学氧化法、吸附法等工艺.

（1）化学还原法除Cr₂O₇^2-：取含Cr₂O₇^2-的模拟水样，分别在不同pH条件下，向每个水样中分别加一定量的FeSO₄、NaHSO₃，搅拌，充分反应，然后滴加Ca(OH)₂悬浊液，静置沉淀，测定铬去除率，实验结果如图1所示。

①在酸性条件下，NaHSO₃使Cr₂O₇^2-还原成为Cr³⁺，请写出NaHSO₃与Cr₂O₇^2-反应的离子方程式：_____________

②pH>8时，亚铁盐对+6价Cr的去除效果反而下降，可能的原因是__________

③分析比较亚铁盐和亚硫酸盐去除+6价Cr的效果。

Ⅰ.亚铁盐在中性和碱性条件下，对+6价Cr的去除效果优于酸性条件下的去除效果，亚硫酸盐则相反；Ⅱ.____________。

（2）化学氧化法除Mn²⁺：

①相同条件下，按Ⅰ、Ⅱ两种方案氧化除去水样中Mn²⁺，测定不同pH，相同反应时间的c(Mn²⁺)，结果如图2所示，产生该差异的可能原因是__________

②氧化实验中除Mn²⁺的最佳条件为_________

(3)石墨烯吸附法除Pb²⁺：不同的pH会使石墨烯吸附剂表面带上不同的电荷，图3为pH对Pb²⁺吸附率的影响，发生如图变化的原因是______________

Answer

3HSO3-+Cr2O72-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O pH>8时，Fe2+转化为Fe(OH)2，而Fe(OH)2易被空气中O2氧化 中性和碱性条件下，亚铁盐对+6价Cr的去除效果明显优于亚硫酸氢盐的去除效果，在酸性条件下则相反 MnO2对Mn2+的氧化有催化作用 MnO2作催化剂，pH控制在9左右 随pH值增大，吸附剂表面吸附的OH-越多，带负电荷越多，有利于吸附带正电荷的Pb2+

【解析】（1）①亚硫酸氢根离子将Cr2O72-还原为Cr3+，本身被氧化为硫酸根离子，反应再酸性条件下进行，所以可以在反应物中添加氢离子，方程式为：3HSO3- + Cr2O72- + 5H+ = 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O。

②当溶液的碱性较强的时候，Fe2+会转化为氢氧化亚铁沉淀，而该沉淀极易被氧气氧化为氢氧化铁，从而降低了对+6价Cr的还原。

③从图中可以得到两种试剂在处理水样的时候，pH的影响不同，酸性条件下，亚硫酸氢钠的处理效果较好，中性和弱碱性条件下，硫酸亚铁处理的效果较好。

（2）①从图中明显得到，实验Ⅱ的氧化效果好很多，考虑到实验是测定不同pH，相同反应时间的c(Mn2+)，说明实验Ⅱ的速率快很多，所以加入的MnO2对于Mn2+的氧化起到了催化作用。

②综合两条曲线，最佳条件为：二氧化锰催化，控制pH约为9。

（3）pH越高，溶液中的氢氧根离子的浓度越大，石墨烯表面会带有更多的负电荷，有利于吸附带有正电荷的铅离子。