Question

17．2011年8月12日，網(wǎng)上傳云南曲靖市越州鎮(zhèn)有總量5000余噸的重毒化工廢料鉻渣由于非法丟放，毒水被直接排放南盤江中．
某工廠對(duì)制革工業(yè)污泥中Cr（III）回收與再利用工藝如圖（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如表：

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、玻璃棒和量筒外，還需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①升高反應(yīng)溫度，②攪拌，③過(guò)濾后再向?yàn)V渣中加入硫酸（多次浸�。�，④適當(dāng)延長(zhǎng)浸取時(shí)間（至少答一點(diǎn)）．
（3）加入H₂O₂的作用是氧化+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．調(diào)節(jié)溶液的pH=8是為了除去Fe³⁺和Al³⁺離子．
（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Ca²⁺、Mg²⁺．
（5）還原過(guò)程發(fā)生以下反應(yīng)（請(qǐng)配平）：
1Na₂Cr₂O₇+3SO₂+11H₂O=2 Cr（OH）（H₂O）₅SO₄+1Na₂SO₄．

Answer 1

分析 硫酸浸取液中金屬離子是Cr³⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，加入硫酸，將物質(zhì)溶解酸化，過(guò)濾，除去難溶物質(zhì)，然后向混合液中加入過(guò)氧化氫氧化三價(jià)鉻離子為+6價(jià)鉻離子，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，加入NaOH溶液使溶液呈堿性，調(diào)節(jié)溶液PH=8，可以將Fe³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去，將Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全了，余下的只有Ca²⁺、Mg²⁺可以用鈉離子交換樹(shù)脂交換，除去雜質(zhì)離子，通入二氧化硫還原得到產(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）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；
（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；
（3）鈉離子交換樹(shù)脂交換的離子是鈣離子和鎂離子；
（4）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)原理分析書寫；

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：升高反應(yīng)溫度、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：①升高反應(yīng)溫度，②攪拌，③過(guò)濾后再向?yàn)V渣中加入硫酸（多次浸�。�，④適當(dāng)延長(zhǎng)浸取時(shí)間；
（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；Fe³⁺和Al³⁺；
（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)原子守恒分析書寫配平，2Na₂CrO₄+3SO₂+12H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄，
故答案為：1，3，11H₂O，2，1；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了溶液配制、化學(xué)方程式的配平、物質(zhì)的分離、Ksp的有關(guān)計(jì)算、電解原理的應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，注意會(huì)運(yùn)用溶液pH值的調(diào)節(jié)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)．