Question

Ⅰ．工業(yè)廢水中Cr（Ⅲ）回收與再利用工藝如下：

注：
①硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺
②部分陽(yáng)離子常溫下以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表．

氫氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2	Al（OH）3	Cr（OH）3
pH	3.7	9.6	11.1	8	9（＞9溶解）

（1）酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施

 

（至少寫一條）．
（2）調(diào)pH=8是為了除去

 

離子（選填：Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）．
（3）鈉離子交換樹(shù)脂的原理為：Mⁿ⁺+nNaR→MRn+nNa⁺，被交換的雜質(zhì)離子是

 

（選填：Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）．
Ⅱ．電解法處理含Cr₂O₇^2-離子的廢水（pH=4～6）的一種方法是：往廢水中加入適量NaCl，以鐵為電極進(jìn)行電解，同時(shí)鼓入空氣，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀產(chǎn)生，使工業(yè)廢水中鉻含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)．
（1）陰極電極反應(yīng)式：

 

．
（2）加入適量NaCl的作用？

 

．
（3）鼓入空氣的作用？

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,電解原理

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：Ⅰ、（1）酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施是延長(zhǎng)浸取時(shí)間、加快溶解速度等措施；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(zhì)為了提高浸取率，可以升高溫度增大物質(zhì)溶解度，增大接觸面積增大反應(yīng)速率，或加快攪拌速度等；
（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溶液使溶液調(diào)節(jié)pH=8，Al³⁺、Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去；
（3）鈉離子交換樹(shù)脂交換的離子是鈣離子和鎂離子；
Ⅱ、（1）用Fe做電極進(jìn)行電解，陽(yáng)極發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，在陰極上是重鉻酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)被還原為Cr³⁺然后生成Cr（OH）₃沉淀除去；
（2）電解池中加入氯化鈉NaCl可增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力；
（3）通入空氣Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，最后形成沉淀而除去，以此來(lái)解答．

解答： 解：硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，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；加入NaOH溶液使溶液呈堿性，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去；最后鈉離子交換樹(shù)脂交換的離子是鈣離子和鎂離子．
I、（1）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：升高溫度，攪拌，過(guò)濾后再向?yàn)V渣中加入H₂SO₄ （多次浸�。�，適當(dāng)延長(zhǎng)浸取時(shí)間；
（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，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去；
故答案為：Al³⁺、Fe³⁺；
（3）鈉離子交換樹(shù)脂交換的離子是鈣離子和鎂離子，因?yàn)樵诖酥�前，F(xiàn)e³⁺被除去，Al³⁺轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根的形式，故答案為：Ca²⁺、Mg²⁺；
Ⅱ、（1）Fe為陽(yáng)極，則陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，溶液中重鉻酸根離子在陰極放電：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6e^-=2Cr³⁺+7H₂O，故答案為：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6e^-=2Cr³⁺+7H₂O；
（2）因NaCl為電解質(zhì)，加入適量的NaCl增強(qiáng)廢水的導(dǎo)電性，便于電解的進(jìn)行，故答案為：增強(qiáng)廢水的導(dǎo)電性，便于電解的進(jìn)行；
（3）亞鐵離子具有還原性可以被空氣中的氧氣氧化為鐵離子，所以鼓入空氣，是將陽(yáng)極溶解生成的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，便于形成沉淀除去，
故答案為：將陽(yáng)極溶解生成的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，便于形成沉淀除去．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了離子方程式、化學(xué)方程式的書寫、物質(zhì)的分離等知識(shí)點(diǎn)，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，除雜的原則是：除去雜質(zhì)且不引進(jìn)新的雜質(zhì)．