Question

某工廠(chǎng)對(duì)制革工業(yè)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⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）：

部分陽(yáng)離子常溫下以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表：

陽(yáng)離子	Fe3+	Fe2+	Mg2+	Al3+	Cu2+	Cr3+
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	1.9	7.0	--	--	4.7	--
沉淀完全時(shí)的pH	3.2	9.0	11.1	8	6.7	9 （＞9溶解）

（1）實(shí)驗(yàn)室用18.4mol?L^-1的濃硫酸配制250mL 4.8mol?L^-1的硫酸溶液，所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和移液管（一種能精確量取一定體積液體的儀器）外，還需

 

．
（2）酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施是

 

（至少兩條）．
（3）加入H₂O₂的作用是

 

．
（4）鈉離子交換樹(shù)脂的原理為：Mⁿ⁺+nNaR→MR_n+nNa⁺，被交換的雜質(zhì)離子是

 

．
（5）還原過(guò)程發(fā)生以下反應(yīng)（請(qǐng)配平）：

 

Na₂Cr₂O₇+

 

SO₂+

 

=Cr（OH）（H₂O）₅SO₄+

 

Na₂SO₄；
（6）從流程的濾液中可回收的主要物質(zhì)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：含鉻污泥預(yù)處理后水溶酸溶過(guò)濾得到濾液中加入過(guò)氧化氫氧化鉻離子變成+6價(jià)Cr，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH=8，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去，濾液加入鈉離子交換樹(shù)脂后通入二氧化硫還原得到目標(biāo)產(chǎn)物；
（1）配置一定物質(zhì)的量濃度的溶液所需的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和膠頭滴管；
（2）升高溫度、增大物質(zhì)溶解度、增大接觸面積或加快攪拌速度等均可增大速率；
（3）根據(jù)雙氧水的性質(zhì)分析，雙氧水有強(qiáng)氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)；
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，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去；
（4）鈉離子交換樹(shù)脂交換的離子是鈣離子和鎂離子；
（5）依據(jù)流程圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系和產(chǎn)物，結(jié)合二氧化硫的還原性，利用氧化還原反應(yīng)原理分析書(shū)寫(xiě)；
（6）從流程的濾液中可回收的主要物質(zhì)是硫酸鈉．

解答： 解：（1）配置一定物質(zhì)的量濃度的溶液所需的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和膠頭滴管；
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：增加浸取時(shí)間、不斷攪拌混合物、濾渣多次浸取等，
故答案為：升高反應(yīng)溫度、攪拌（或增加浸取時(shí)間、濾渣多次浸取等）；
（3）雙氧水有強(qiáng)氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)，F(xiàn)e²⁺和Cr³⁺有還原性，F(xiàn)e²⁺和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；
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，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去；
故答案為：氧化+3價(jià)Cr使之轉(zhuǎn)變成+6價(jià)Cr（或Cr₂O₇^2-），以便于與雜質(zhì)離子分離；
（4）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⁺；
（5）二氧化硫具有還原性，被濾液Ⅱ中通過(guò)離子交換后的溶液中Na₂CrO₄氧化為硫酸，Na₂CrO₄氧被還原為CrOH（H₂O）₅SO₄，水溶液中生成硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉，依據(jù)原子守恒分析書(shū)寫(xiě)配平，2Na₂CrO₄+3SO₂+12H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄，
故答案為：1；3；11H₂O；2；1；
（6）從流程的濾液中可回收的主要物質(zhì)是硫酸鈉，故答案為：Na₂SO₄．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了了分離提純方法和基本操作的綜合應(yīng)用，題目涉及溶液配制、影響速率的因素、物質(zhì)的分離、電解原理的應(yīng)用等，題目難度較大，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，熟悉發(fā)生的電極反應(yīng)及常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)操作即可解答．