Question

某研究性學(xué)習(xí)小組為了變廢為寶，擬采用鉛鉻黃法對某電鍍廠含鉻廢水進行處理，并生產(chǎn)出符合條件的鉛鉻黃（PbCrO₄）．設(shè)計實驗如下：

已知：a．該廠的廢水中主要含Cr³⁺，還有少量Cu²⁺和其它可溶性雜質(zhì)；

b．Cr（OH）₃不溶于水，具有兩性，pH=13時，發(fā)生反應(yīng)：Cr（OH₃）+OH^﹣=^﹣

回答下列問題：

（1）濾渣的成分是   （填化學(xué)式）；第②步加入Na₂CO₃溶液的作用是    ．

（2）第④步生成CrO₄^2﹣的離子方程式為    ．

（3）第⑤步加入NaOH的目的是為了提高鉛鉻黃的產(chǎn)率，請用化學(xué)平衡移動原理加以解釋：    ．

（4）測定鉛鉻黃純度：取mg鉛鉻黃樣品溶解，加足量KI將其還原為Cr³⁺，再用 c mol•L^﹣1 Na₂S₂O₃標(biāo)準液滴定（反應(yīng)：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI），消耗體積VmL．該滴定實驗中所需主要玻璃儀器有燒杯、    ，測定標(biāo)準液體積的儀器事先進行洗滌所用試劑依次為    ；此鉛鉻黃樣品的質(zhì)量分數(shù)w=（用含c、m和V的式子表示）．

Answer 1

考點：  物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用．

分析：  含Cr³⁺、Cu²⁺廢水，加Na₂S，銅離子會生成CuS沉淀，過濾，濾渣為CuS，濾液中含有Cr³⁺，在濾液中加飽和的碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH，使Cr³⁺完全沉淀為Cr（OH）₃沉淀，過濾，濾渣中加氫氧化鈉溶液，再加適量的雙氧水，生成含有CrO₄^2﹣、Cr₂O₇^2﹣的溶液，然后加氫氧化鈉和硝酸鉛，生成鉛鉻黃，趁熱過濾，得到鉛鉻黃；

（1）根據(jù)流程分析判斷；溶液中加入Na₂CO₃可以消耗氫離子，調(diào)節(jié)pH；

（2）^﹣與雙氧水反應(yīng)生成CrO₄^2﹣；

（3）由于溶液中存在化學(xué)平衡：Cr₂O₇^2﹣+H₂O⇌2CrO₄^2﹣+2H⁺，根據(jù)平衡移動原理分析；

（4）滴定時用到的儀器有滴定管、錐形瓶、燒杯；根據(jù)洗滌儀器的操作分析；由2CrO₄^2﹣+6I^﹣+16H⁺=2Cr³⁺+3I₂+8H₂O、I₂+2S₂O₃^2﹣=2I^﹣+S₄O₆^2﹣ 可知，存在CrO₄^2﹣～3S₂O₃^2﹣，以此計算，再求出質(zhì)量和鉛鉻黃樣品的質(zhì)量分數(shù)．

解答：  解：含Cr³⁺、Cu²⁺廢水，加Na₂S，銅離子會生成CuS沉淀，過濾，濾渣為CuS，濾液中含有Cr³⁺，在濾液中加飽和的碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH，使Cr³⁺完全沉淀為Cr（OH）₃沉淀，過濾，濾渣中加氫氧化鈉溶液，再加適量的雙氧水，生成含有CrO₄^2﹣、Cr₂O₇^2﹣的溶液，然后加氫氧化鈉和硝酸鉛，生成鉛鉻黃，趁熱過濾，得到鉛鉻黃；

（1）根據(jù)流程分析可知濾渣的成分是CuS；溶液中加入Na₂CO₃可以消耗氫離子，調(diào)節(jié)pH，使Cr³⁺完全沉淀為Cr（OH）₃；

故答案為：CuS；調(diào)節(jié)溶液的pH，使Cr³⁺完全沉淀為Cr（OH）₃；

（2）^﹣與雙氧水反應(yīng)生成CrO₄^2﹣和水，則第④步生成CrO₄^2﹣的離子方程式為2^﹣+3H₂O₂+2OH^﹣=2CrO₄^2﹣+8H₂O；

故答案為：2^﹣+3H₂O₂+2OH^﹣=2CrO₄^2﹣+8H₂O；

（3）由于溶液中存在化學(xué)平衡：Cr₂O₇^2﹣+H₂O⇌2CrO₄^2﹣+2H⁺，當(dāng)加入NaOH時，氫氧化鈉消耗氫離子，有利于平衡正向移動，故提高了鉛鉻黃的產(chǎn)率；

故答案為：由于溶液中存在化學(xué)平衡：Cr₂O₇^2﹣+H₂O⇌2CrO₄^2﹣+2H⁺，當(dāng)加入NaOH時，有利于平衡正向移動，故提高了鉛鉻黃的產(chǎn)率；

（4）溶解固體一般在燒杯中進行，滴定時標(biāo)準溶液盛放在堿式滴定管中，待測溶液盛放在錐形瓶中，所以實驗中用到的儀器有滴定管、錐形瓶、燒杯；

測定標(biāo)準液體積的儀器事先進行洗滌，洗滌的方法為先用自來水洗，再用蒸餾水洗最后用待裝溶液洗，則所用試劑依次為自來水、蒸餾水、標(biāo)準液；

由2CrO₄^2﹣+6I^﹣+16H⁺=2Cr³⁺+3I₂+8H₂O、I₂+2S₂O₃^2﹣=2I^﹣+S₄O₆^2﹣ 可知，

存在：CrO₄^2﹣～3S₂O₃^2﹣，

      1             3

      n          c mol•L^﹣1×V×10^﹣3L

則n=×c mol•L^﹣1×V×10^﹣3L，

則m（PbCrO₄）=nM=×c mol•L^﹣1×V×10^{﹣3L×323g/mol}，

所以鉛鉻黃樣品的質(zhì)量分數(shù)w==；

故答案為：滴定管、錐形瓶；自來水、蒸餾水、標(biāo)準液；．

點評：  本題考查制備實驗方案的設(shè)計，把握制備流程中混合物分離提純、除雜及發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力、實驗?zāi)芰�、推斷及計算能力的綜合考查，題目難度中等．