Question

16．利用化學原理可以對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測與合理處理．某工廠對制革工業(yè)污泥中Cr（Ⅲ）的處理工藝流程如下．

其中硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺．
（l）實驗室用18.4mol/L的濃硫酸配制225mL4.8mol/L的H₂SO₄溶液，所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和量筒外，還需要250mL容量瓶、膠頭滴管．
（2）酸浸時，為了提高浸取率除了增大酸的濃度外還可采取的措施有升高反應溫度；增大固體顆粒的表面積（答出一點即可）．
（3）H₂O₂的作用是將濾液I中的Cr³⁺轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，寫出此反應的離子方程式2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺．
（4）常溫下，部分陽離子以氮氧化物形式沉淀時，溶液的pH如下：

陽離子	Fe3+	Mg2+	Al3+
開始沉淀時的pH	2.7	-	-
沉淀完全時的pH	3.7	11.1	8

加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為CrO₄^2-溶液的pH不能超過8，其理由pH超過8會使部分Al（OH）₃溶解生成AlO₂^-，最終影響Cr（III）的回收與再利用．
（5）鈉離子交換樹脂的反應原理為Mⁿ⁺+nNaR→MR_n+nNa⁺，利用鈉離子交換樹脂除去的濾液Ⅱ中的金屬陽離子是Ca²⁺、Mg²⁺．
（6）寫出上述流程中用Na₂SO₃進行還原時發(fā)生反應的化學方程式3Na₂SO₃+2Na₂CrO₄+15H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+NaSO₄+8NaOH，在實驗室進行過濾操作時，為了加快過濾速率，可以采取的措施為抽濾（寫一種方法即可）．

Answer 1

分析 含鉻污泥預處理后，用硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，加入過氧化氫氧化鉻離子為高價態(tài)，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH=8使其他離子沉淀，過濾得到濾液用鈉離子交換樹脂交換鎂離子和鈣離子，得到溶液中通入Na₂SO₃還原得到Cr（OH）（H₂O）₅SO₄，
（1）根據(jù)溶液的配制步驟分析；
（2）升高溫度、增大接觸面積或加快攪拌速度等；
（3）雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)，依據(jù)氧化還原反應電子守恒、原子守恒配平書寫離子方程式；
（4）溶液的堿性太強時，氫氧根離子與氫氧化鋁反應；
（5）鈉離子交換樹脂交換的離子是鈣離子和鎂離子；
（6）依據(jù)流程圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系和產(chǎn)物，結(jié)合Na₂SO₃的還原性，利用氧化還原反應原理分析書寫；利用抽濾的方法可以加快過濾速率．

解答 解：（1）實驗室用18.4mol/L的濃硫酸配制225mL4.8mol/L的H₂SO₄溶液，需要用250mL容量瓶配制，還用到膠頭滴管；
故答案為：250mL容量瓶、膠頭滴管；
（2）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是：升高反應溫度、增大固體顆粒的表面積等措施，
故答案為：升高反應溫度；增大固體顆粒的表面積；
（3）雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)，Cr³⁺有還原性，Cr³⁺能被雙氧水氧化為高價離子，以便于與雜質(zhì)離子分離，反應的離子方程式為：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
故答案為：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
（4）溶液的堿性太強時，氫氧根離子與氫氧化鋁反應生成AlO₂^-，最終影響Cr（III）的回收與再利用，所以溶液的pH不能大于8；
故答案為：pH超過8會使部分Al（OH）₃溶解生成AlO₂^-，最終影響Cr（III）的回收與再利用；
（5）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⁺；
（6）Na₂SO₃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Na₂SO₄，Na₂CrO₄氧被還原為CrOH（H₂O）₅SO₄，依據(jù)原子守恒分析書寫配平3Na₂SO₃+2Na₂CrO₄+15H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+NaSO₄+8NaOH；實驗室中比較快的過濾方法是抽濾，所以利用抽濾的方法可以加快過濾速率；
故答案為：3Na₂SO₃+2Na₂CrO₄+15H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+NaSO₄+8NaOH；抽濾．

點評 本題考查了物質(zhì)分離提純操作的綜合應用，題目難度中等，涉及離子方程式、化學方程式的書寫、物質(zhì)的分離和提純等知識點，注意會運用溶液的PH值對溶液中的離子進行分離，除雜的原則是：除去雜質(zhì)且不引進新的雜質(zhì)，側(cè)重于考查學生的分析能力和應用能力．