Question

【題目】利用化學(xué)原理對(duì)工廠排放的廢水、廢渣等進(jìn)行有效檢測(cè)與合理處理。

(一)某工廠對(duì)制革工業(yè)污泥中Cr元素的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＋、Fe2+、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)：

常溫下部分陽離子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)酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施是___________________________________(至少寫兩條)。

(2)H2O2的作用是_____________________________________。

(3)調(diào)pH＝8是為了除去________________(填Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。

(4)鈉離子交換樹脂的原理為Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，被交換的雜質(zhì)離子是__________(填Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。

(5)試配平氧化還原反應(yīng)方程式：

Na2Cr2O7＋SO2＋H2O===Cr(OH)(H2O)5SO4＋Na2SO4；

每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為____________。

(二)印刷電路銅板腐蝕劑常用FeCl3。腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe＋的濃度均為0.10 mol·L－1，請(qǐng)參照上表給出的數(shù)據(jù)和提供的藥品，簡(jiǎn)述除去CuCl2溶液中Fe3＋ 和Fe2＋的實(shí)驗(yàn)步驟：

（6）①____________________________________；②_____________________________________；

③過濾。(提供的藥品：Cl2、濃H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。

Answer 1

【答案】 升高溫度、攪拌、過濾后再向?yàn)V渣中加入硫酸(多次浸取)、適當(dāng)延長(zhǎng)浸取時(shí)間(只要答出任意兩點(diǎn)即可，其他合理答案也可) 將Fe2＋和Cr3＋氧化 Fe3＋、Al3＋ Mg2＋、Ca2＋ 1 3 11 2 1 3NA 通足量氯氣將Fe2＋氧化成Fe3＋ 加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH至3.2～4.7

【解析】(一)硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋，過濾后向?yàn)V液中加入雙氧水，雙氧水有強(qiáng)氧化性，能氧化還原性的Fe2＋生成Fe3＋；加入氫氧化鈉溶液后，調(diào)節(jié)溶液的pH至8，根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，Fe3＋、Al3＋轉(zhuǎn)化為沉淀除去；然后過濾，向?yàn)V液中加入鈉離子交換樹脂，然后加入二氧化硫，發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到Cr(OH)(H2O)5SO4；

（1）酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施是：升高溫度、攪拌、增大反應(yīng)物濃度都可以提高浸取率，其采用措施為升高溫度、攪拌、過濾后再向?yàn)V渣中加入硫酸（多次浸�。�、適當(dāng)延長(zhǎng)浸取時(shí)間（只要答出任意一點(diǎn)即可，其他合理答案也可）；(2)H2O2的作用是將Fe2＋和Cr3＋氧化。（3）pH=8時(shí)，Fe3＋、Al3＋完全生成沉淀，所以pH=8時(shí)除去陽離子為Fe3＋、Al3＋；（4）鈉離子交換樹脂交換的離子是Ca2＋、Mg2＋；（5）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Cr(OH)(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；Na2CrO4+3SO2+11H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+Na2SO4，每生成1 mol Cr(OH)(H2O)5SO4轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為3NA ；

(二)①除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋，根據(jù)生成沉淀所需溶液的PH值，若使Fe2＋轉(zhuǎn)化為沉淀時(shí)，銅離子已經(jīng)完全沉淀，不符合題意，所以要先把Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，加入氧化劑且不引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以首先要通入足量氯氣將Fe2＋氧化成Fe3＋；②通入足量氯氣后，溶液呈酸性，所以要加入某種物質(zhì)除去溶液中的酸且不引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以要加入氧化銅，使酸轉(zhuǎn)化為氯化銅，當(dāng)溶液的pH值4.7時(shí)，銅離子開始出現(xiàn)沉淀，當(dāng)溶液的pH值為3.2時(shí)，三價(jià)鐵離子沉淀完全，銅離子未產(chǎn)生沉淀，所以要使三價(jià)鐵離子和銅離子分離，溶液的pH值應(yīng)為[3.2，4.7）；