Question

12．電鍍含鉻廢水的處理方法較多．
Ⅰ．某工業(yè)廢水中主要含有Cr³⁺，同時還含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，且酸性較強(qiáng)．為回收利用，通常采用如圖流程處理：

已知：（1）Cr（OH）₃與Al（OH）₃性質(zhì)相似，為兩性氫氧化物；Cr（OH）₃→NaCrO₂→Na₂CrO₄→Na₂Cr₂O₇
（2）Cu（OH）₂能溶于氨水：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O
請回答：
（1）操作Ⅰ的名稱過濾，上述操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相同，進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)操作所需要的主要玻璃儀器除燒杯、漏斗外，還有玻璃棒．
（2）濾渣Ⅰ的主要成分為Cu（OH）₂、Fe（OH）₃ （寫化學(xué)式），試劑乙的名稱氨水．
（3）加入試劑甲的目的將Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
（4）廢水處理流程中生成濾渣Ⅲ的離子方程式2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
Ⅱ．酸性條件下，六價鉻主要以Cr₂O₇^2-形式存在．工業(yè)上用以下方法處理處理含Cr₂O₇^2-的廢水：
①往廢水中加入適量的NaCl，攪拌均勻；
②用Fe為電極進(jìn)行電解，經(jīng)過一段時間，最后有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀產(chǎn)生；
③過濾回收沉淀，廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)．
（5）電解時能否用Cu電極來代替Fe電極不能（填“能”或“不能”），理由因陽極產(chǎn)生的Cu²⁺不能使Cr₂O₇^2-還原到低價態(tài)．

Answer 1

分析 I．工業(yè)廢水中含有Cr³⁺，同時還含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，且酸性較強(qiáng)，根據(jù)流程圖知，工業(yè)廢水中加入試劑甲后溶液中沒有Fe²⁺，說明廢水中的Fe²⁺被氧化生成Fe³⁺，甲應(yīng)該具有強(qiáng)氧化性，且不能引進(jìn)雜質(zhì)，則試劑甲為雙氧水；向溶液中加入過量NaOH溶液，Cu²⁺、Fe³⁺都轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，根據(jù)題給信息（1）知，Al³⁺、Cr³⁺和過量NaOH反應(yīng)生成可溶性的鈉鹽，然后采用過濾方法得到濾渣I、濾液I，濾渣I為Cu（OH）₂、Fe（OH）₃，濾液I中含有NaAlO₂、NaCrO₂、NaOH；
向?yàn)V渣I中加入試劑乙，然后過濾，得到濾渣II和濾液II，根據(jù)題給信息（2）知，試劑乙為氨水，濾渣II為Fe（OH）₃，濾液II為[Cu（NH₃）₄]（OH）₂；
向?yàn)V液I中加入試劑丙得到AlO₂^-和CrO₄^2-，根據(jù)題給信息（1）知，試劑丙可以將CrO₂^-氧化為CrO₄^2-，實(shí)現(xiàn)三價鉻到CrO₄^2-的轉(zhuǎn)化，且不能引進(jìn)雜質(zhì)，所以試劑丙是氯氣，向溶液中通入過量二氧化碳，得到沉淀IIIAl（OH）₃ 和濾液III，濾液III最終得到Na₂Cr₂O₇；
（1）分離難溶性固體和溶液采用過濾方法；進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)操作所需要的主要玻璃儀器除燒杯、漏斗外，還有玻璃棒；
（2）濾渣I的主要成分為Cu（OH）₂、Fe（OH）₃，試劑乙的名稱氨水；
（3）加入試劑甲的目的是將亞鐵離子氧化為鐵離子；
（4）廢水處理流程中生成濾渣III的離子方程式為2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
II．（5）用Fe為電極進(jìn)行電解生成Fe²⁺，作為還原劑還原Cr₂O₇^2-，而銅電極作陽極生成Cu²⁺不能還原Cr₂O₇^2-．

解答 解：I．工業(yè)廢水中含有Cr³⁺，同時還含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，且酸性較強(qiáng)，根據(jù)流程圖知，工業(yè)廢水中加入試劑甲后溶液中沒有Fe²⁺，說明廢水中的Fe²⁺被氧化生成Fe³⁺，甲應(yīng)該具有強(qiáng)氧化性，且不能引進(jìn)雜質(zhì)，則試劑甲為雙氧水；向溶液中加入過量NaOH溶液，Cu²⁺、Fe³⁺都轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，根據(jù)題給信息（1）知，Al³⁺、Cr³⁺和過量NaOH反應(yīng)生成可溶性的鈉鹽，然后采用過濾方法得到濾渣I、濾液I，濾渣I為Cu（OH）₂、Fe（OH）₃，濾液I中含有NaAlO₂、NaCrO₂、NaOH；
向?yàn)V渣I中加入試劑乙，然后過濾，得到濾渣II和濾液II，根據(jù)題給信息（2）知，試劑乙為氨水，濾渣II為Fe（OH）₃，濾液II為[Cu（NH₃）₄]（OH）₂；
向?yàn)V液I中加入試劑丙得到AlO₂^-和CrO₄^2-，根據(jù)題給信息（1）知，試劑丙可以將CrO₂^-氧化為CrO₄^2-，實(shí)現(xiàn)三價鉻到CrO₄^2-的轉(zhuǎn)化，且不能引進(jìn)雜質(zhì)，所以試劑丙是氯氣，向溶液中通入過量二氧化碳，得到沉淀IIIAl（OH）₃ 和濾液III，濾液III最終得到Na₂Cr₂O₇；
（1）分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，所以操作I名稱是過濾；進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)操作所需要的主要玻璃儀器除燒杯、漏斗外，還有玻璃棒，
故答案為：過濾；玻璃棒；
（2）通過以上分析知，濾渣I的主要成分為Cu（OH）₂、Fe（OH）₃，試劑乙的名稱氨水，
故答案為：Cu（OH）₂、Fe（OH）₃；氨水；
（3）在電鍍鉻的工業(yè)廢水中主要含有Cr³+，同時還含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺ Fe³⁺和Al³⁺等，加入試劑甲以后廢水的成分含有Cr³+、Cu²⁺、Fe³⁺和Al³⁺，由此可見試劑甲將亞鐵離子氧化為三價鐵離子，
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（4）偏鋁酸鈉和過量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，所以廢水處理流程中生成濾渣III的離子方程式為2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
II．（5）用Fe為電極進(jìn)行電解生成Fe²⁺，作為還原劑還原Cr₂O₇^2-，而銅電極作陽極生成Cu²⁺不能還原Cr₂O₇^2-，故不用Cu電極來代替Fe電極，
故答案為：不能；因陽極產(chǎn)生的Cu²⁺不能使Cr₂O₇^2-還原到低價態(tài)．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離和提純，為高頻考點(diǎn)，涉及實(shí)驗(yàn)基本操作、氧化還原反應(yīng)、電解原理等知識點(diǎn)，明確流程圖中化學(xué)反應(yīng)原理、基本操作方法是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（5）題電解原理，題目難度中等．