Question

曲靖“鉻渣污染”事件說(shuō)明對(duì)重金屬進(jìn)行無(wú)害化處理具有重要意義．某工廠對(duì)制革工業(yè)污泥中Cr（Ⅲ）的回收與再利用工藝如圖所示（硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺）：

（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、玻璃棒和量筒外，還需

 

．
（2）酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有

 

、

 

．
（3）H₂O₂的作用是將濾液I中的Cr³⁺轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，寫(xiě)出此反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（4）常溫下，部分陽(yáng)離子以氯氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH如下：

陽(yáng)離子	Fe3+	Fe2+	Mg2+	Al3+	Cu2+	Cr3+
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	2.7	7.0	-	-	4.7	-
沉淀完全是的pH	3.7	9.0	11.1	8	6.7	9（＞9溶解）

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(guò)8，其理由是

 

．鈉離子交換樹(shù)脂的反應(yīng)原理為：Mⁿ⁺+nNaR→MR_n+nNa⁺，利用鈉離子交換樹(shù)脂除去濾液Ⅱ中的金屬陽(yáng)離子是

 

．
（5）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Fe²⁺的濃度均0.10mol?L^-1，請(qǐng)參照上表給出的數(shù)據(jù)和提供的藥晶，簡(jiǎn)述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的實(shí)驗(yàn)步驟（提供的藥品：Cl₂、濃H₂SO₄、NaOH溶液、CuO、Cu）
①

 

；
②

 

；
③過(guò)濾．

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,配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）依據(jù)溶液配制的步驟和過(guò)程分析所用到的儀器，主要儀器應(yīng)有配制溶液的容量瓶和定容需要的膠頭滴管；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）酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施是延長(zhǎng)浸取時(shí)間、加快溶解速度等措施；硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，酸浸是溶解物質(zhì)為了提高浸取率，可以升高溫度增大物質(zhì)溶解度，增大接觸面積增大反應(yīng)速率，或加快攪拌速度等；
（3）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)，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒、原子守恒配平書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（4）硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺．加入過(guò)氧化氫氧化鉻離子為Cr₂O₇^2-，加入NaOH溶液使溶液呈堿性，Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為CrO₄^2-；超過(guò)PH=8，氫氧化鋁是兩性氫氧化物會(huì)溶解于強(qiáng)堿溶液中影響鉻離子的回收利用；鈉離子交換樹(shù)脂交換 的離子是鈣離子和鎂離子．
（5）、除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的實(shí)驗(yàn)步驟是：通入足量的氯氣將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；加入CuO調(diào)節(jié)溶液PH值3.2-4.7、過(guò)濾．

解答： 解：（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）、酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施是：延長(zhǎng)浸取時(shí)間、加快溶解速度等措施，
故答案為：升高反應(yīng)溫度；增大固體顆粒的表面積；
（3）、雙氧水有強(qiáng)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(jià)離子，以便于與雜質(zhì)離子分離，反應(yīng)的離子方程式：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
故答案為：2Cr³⁺+3H₂O₂+H₂O=Cr₂O₇^2-+8H⁺；
（4）、超過(guò)PH=8，氫氧化鋁是兩性氫氧化物會(huì)溶解于強(qiáng)堿溶液中影響鉻離子的回收利用；鈉離子交換樹(shù)脂交換的離子是鈣離子和鎂離子；
故答案為：pH超過(guò)8會(huì)使部分Al（OH）₃溶解生成AlO₂^-，最終影響Cr（III）回收與再利用； Ca²⁺、Mg²⁺；
（5）、根據(jù)上表給出的數(shù)據(jù)和提供的藥晶，除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的實(shí)驗(yàn)步驟是：通入足量的氯氣將Fe²⁺氧化為Fe³⁺、加入CuO調(diào)節(jié)溶液PH值3.2-4.7、過(guò)濾．
故答案是：通入足量的氯氣將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；加入CuO調(diào)節(jié)溶液PH值3.2-4.7．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了離子方程式、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、物質(zhì)的分離等知識(shí)點(diǎn)，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，除雜的原則是除去雜質(zhì)且不引進(jìn)新的雜質(zhì)，本題難度較大．