Question

16．利用化學(xué)原理可以對(duì)工廠排放的廢水、廢渣等進(jìn)行有效檢測(cè)與合理處理．某工廠對(duì)制革工業(yè)污泥中Cr（Ⅲ）的處理工藝流程如下．

其中硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺．
（l）實(shí)驗(yàn)室用18.4mol/L的濃硫酸配制225mL4.8mol/L的H₂SO₄溶液，所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和量筒外，還需要250mL容量瓶、膠頭滴管．
（2）酸浸時(shí)，為了提高浸取率除了增大酸的濃度外還可采取的措施有升高反應(yīng)溫度；增大固體顆粒的表面積（答出一點(diǎn)即可）．
（3）H₂O₂的作用是將濾液I中的Cr³⁺轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，寫(xiě)出此反應(yīng)的離子方程式2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺．
（4）常溫下，部分陽(yáng)離子以氮氧化物形式沉淀時(shí)，溶液的pH如下：

陽(yáng)離子	Fe3+	Mg2+	Al3+
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	2.7	-	-
沉淀完全時(shí)的pH	3.7	11.1	8

加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為CrO₄^2-溶液的pH不能超過(guò)8，其理由pH超過(guò)8會(huì)使部分Al（OH）₃溶解生成AlO₂^-，最終影響Cr（III）的回收與再利用．
（5）鈉離子交換樹(shù)脂的反應(yīng)原理為Mⁿ⁺+nNaR→MR_n+nNa⁺，利用鈉離子交換樹(shù)脂除去的濾液Ⅱ中的金屬陽(yáng)離子是Ca²⁺、Mg²⁺．
（6）寫(xiě)出上述流程中用Na₂SO₃進(jìn)行還原時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式3Na₂SO₃+2Na₂CrO₄+15H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+NaSO₄+8NaOH，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)濾操作時(shí)，為了加快過(guò)濾速率，可以采取的措施為抽濾（寫(xiě)一種方法即可）．

Answer 1

分析 含鉻污泥預(yù)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(guò)氧化氫氧化鉻離子為高價(jià)態(tài)，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH=8使其他離子沉淀，過(guò)濾得到濾液用鈉離子交換樹(shù)脂交換鎂離子和鈣離子，得到溶液中通入Na₂SO₃還原得到Cr（OH）（H₂O）₅SO₄，
（1）根據(jù)溶液的配制步驟分析；
（2）升高溫度、增大接觸面積或加快攪拌速度等；
（3）雙氧水有強(qiáng)氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒、原子守恒配平書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（4）溶液的堿性太強(qiáng)時(shí)，氫氧根離子與氫氧化鋁反應(yīng)；
（5）鈉離子交換樹(shù)脂交換的離子是鈣離子和鎂離子；
（6）依據(jù)流程圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系和產(chǎn)物，結(jié)合Na₂SO₃的還原性，利用氧化還原反應(yīng)原理分析書(shū)寫(xiě)；利用抽濾的方法可以加快過(guò)濾速率．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)室用18.4mol/L的濃硫酸配制225mL4.8mol/L的H₂SO₄溶液，需要用250mL容量瓶配制，還用到膠頭滴管；
故答案為：250mL容量瓶、膠頭滴管；
（2）酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施是：升高反應(yīng)溫度、增大固體顆粒的表面積等措施，
故答案為：升高反應(yīng)溫度；增大固體顆粒的表面積；
（3）雙氧水有強(qiáng)氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)，Cr³⁺有還原性，Cr³⁺能被雙氧水氧化為高價(jià)離子，以便于與雜質(zhì)離子分離，反應(yīng)的離子方程式為：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
故答案為：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
（4）溶液的堿性太強(qiáng)時(shí)，氫氧根離子與氫氧化鋁反應(yīng)生成AlO₂^-，最終影響Cr（III）的回收與再利用，所以溶液的pH不能大于8；
故答案為：pH超過(guò)8會(huì)使部分Al（OH）₃溶解生成AlO₂^-，最終影響Cr（III）的回收與再利用；
（5）鈉離子交換樹(shù)脂交換的離子是鈣離子和鎂離子，故答案為：Ca²⁺、Mg²⁺；
（6）Na₂SO₃具有還原性，被濾液Ⅱ中通過(guò)離子交換后的溶液中Na₂CrO₄氧化為Na₂SO₄，Na₂CrO₄氧被還原為CrOH（H₂O）₅SO₄，依據(jù)原子守恒分析書(shū)寫(xiě)配平3Na₂SO₃+2Na₂CrO₄+15H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+NaSO₄+8NaOH；實(shí)驗(yàn)室中比較快的過(guò)濾方法是抽濾，所以利用抽濾的方法可以加快過(guò)濾速率；
故答案為：3Na₂SO₃+2Na₂CrO₄+15H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+NaSO₄+8NaOH；抽濾．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純操作的綜合應(yīng)用，題目難度中等，涉及離子方程式、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、物質(zhì)的分離和提純等知識(shí)點(diǎn)，注意會(huì)運(yùn)用溶液的PH值對(duì)溶液中的離子進(jìn)行分離，除雜的原則是：除去雜質(zhì)且不引進(jìn)新的雜質(zhì)，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和應(yīng)用能力．