Question

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（硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺）：

常溫下部分陽(yáng)離子以氫氧化物沉淀形式存在時(shí)溶液的pH見(jiàn)表：

陽(yáng)離子	Fe3+	Fe2+	Mg2+	Al3+	Cu2+	Cr3+
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	1.9	7.0	9.3	3.7	4.7	---
沉淀完全時(shí)的pH	3.2	9.0	11.1	8.0	6.7	9（＞9 溶解）

（1）酸浸時(shí)，為了提高浸取效率可采取的措施是

 

（至少寫一條）．
（2）加入H₂O₂目的是氧化

 

離子，其有關(guān)的離子方程式

 

（寫一種）．針鐵礦（Coethite）是以德國(guó)詩(shī)人歌德（Coethe）名字命名的，組成元素是Fe、H、O，化學(xué)式量為89，其化學(xué)式是

 

．
（3）調(diào)pH=8是為了將

 

離子（從Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺中選擇）以氫氧化物沉淀的形式除去．濾出的沉淀中部分沉淀將溶解于足量的氫氧化鈉溶液中，其有關(guān)的離子方程式是

 

，取少量上層澄清溶液，向其中通入足量的CO₂，又能重新得到相應(yīng)的沉淀，其有關(guān)的離子方程式為

 

．
（4）試配平最后一步相關(guān)的氧化還原方程式：

 

Na₂Cr₂O₇+

 

SO₂+

 

 H₂O=

 

 Cr（OH）（H₂O）₅SO₄+

 

 Na₂SO₄，每生成1mol Cr（OH）（H₂O）₅SO₄時(shí)，該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用,氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計(jì)算,氧化還原反應(yīng)方程式的配平

專題：氧化還原反應(yīng)專題,化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作

分析：（1）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；
（2）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)；
（3）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NaOH溶液使溶液呈堿性，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去；
（4）依據(jù)流程圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系和產(chǎn)物，結(jié)合二氧化硫的還原性，利用氧化還原反應(yīng)原理分析書寫，根據(jù)方程式計(jì)算．

解答： 解：（1）酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施是：增加浸取時(shí)間、不斷攪拌混合物、濾渣多次浸取等，
故答案為：升高溫度、攪拌、延長(zhǎng)浸取時(shí)間、過(guò)濾后再次浸��；
（2）雙氧水有強(qiáng)氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)，F(xiàn)e²⁺和Cr³⁺有還原性，F(xiàn)e²⁺和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，
其中Fe²⁺反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，針鐵礦組成元素是Fe、H、O，化學(xué)式量為89，則1mol該物質(zhì)中應(yīng)含有1molFe，則H、O的質(zhì)量為89-56=33，可知應(yīng)含有2molO和1molH，化學(xué)式應(yīng)為FeO（OH），
故答案為：Fe²⁺；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；FeO（OH）；
（3）硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，由于Fe³⁺以針鐵礦形成已經(jīng)沉淀，則加入NaOH溶液使溶液呈堿性，溶液PH=8，Al³⁺、Cu²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去，濾出的沉淀中部分沉淀將溶解于足量的氫氧化鈉溶液中，涉及反應(yīng)為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
取少量上層澄清溶液，向其中通入足量的CO₂，又能重新得到相應(yīng)的沉淀，涉及反應(yīng)為AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：Al³⁺、Cu²⁺；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）二氧化硫具有還原性，被濾液Ⅱ中通過(guò)離子交換后的溶液中Na₂Cr₂O₇氧化為硫酸，Na₂Cr₂O₇氧被還原為CrOH（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方程式為Na₂Cr₂O₇+3SO₂+11H₂O═2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄，
由方程式可知，Cr元素化合價(jià)降低3價(jià)，則每生成1mol Cr（OH）（H₂O）₅SO₄時(shí)，轉(zhuǎn)移3N_A電子，
故答案為：1；3；11；2；1；3N_A．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了離子方程式的書寫、物質(zhì)的分離等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，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)．