Question

2011年8月12日，網(wǎng)傳云南曲靖市越州鎮(zhèn)約5000余噸的重毒化工廢料鉻渣非法丟放，毒水被直接排放南盤江中．
Ⅰ：某工廠對(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⁺）：

部分陽離子常溫下以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表：

陽離子	Fe3+	Fe2+	Mg2+	Al3+	Cu2+	Cr3+
開始沉淀時(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、玻璃棒和吸量管（一種能精確量取一定體積液體的儀器）外，還需

 

．
（2）加入H₂O₂的作用是

 

．調(diào)節(jié)溶液的pH=8是為了除去

 

離子．
（3）還原過程發(fā)生以下反應(yīng)，請(qǐng)配平：

 

Na₂Cr₂O₇+

 

SO₂+

 

 

=

 

 Cr（OH）（H₂O）₅SO₄+

 

Na₂SO₄
（4）鈉離子交換樹脂的原理為：Mⁿ⁺+nNaR→MR_n+nNa⁺，被交換的雜質(zhì)離子是

 

．
Ⅱ：工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它們會(huì)對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進(jìn)行處理．其中一種處理方法為電解法：該法用Fe做電極，電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，隨著電解進(jìn)行，陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr（OH）₃沉淀．陽極的電極反應(yīng)式為

 

．在陰極附近溶液pH升高的原因是（用電極反應(yīng)方程式解釋）

 

．產(chǎn)生的陽極產(chǎn)物在處理廢水中的鉻元素中所起的作用是

 

．

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,氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較,電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ（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）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）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；
（4）鈉離子交換樹脂交換的離子是鈣離子和鎂離子；
Ⅱ用Fe做電極進(jìn)行電解，陽極發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，生成的亞鐵離子與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．

解答： 解：Ⅰ：（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）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⁺；
（3）二氧化硫具有還原性，被濾液Ⅱ中通過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；
（4）鈉離子交換樹脂交換的離子是鈣離子和鎂離子．
故答案為：Ca²⁺、Mg²⁺；
Ⅱ：Fe為陽極，則陽極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣，則陰極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂ ↑，產(chǎn)生的陽極產(chǎn)物在處理廢水中的鉻元素中所起的作用，生成的亞鐵離子與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)被還原為Cr³⁺，是作還原劑將+6價(jià)的Cr還原為+3價(jià)的Cr．
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；2H⁺+2e^-=H₂ ↑；做還原劑，將+6價(jià)的Cr還原為+3價(jià)的Cr．

點(diǎn)評(píng)：本題考查溶液配制、化學(xué)方程式的配平、物質(zhì)的分離、電解原理及氧化還原反應(yīng)，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)及氧化還原反應(yīng)即可解答．