Question

含鉻廢水、鉻渣對(duì)環(huán)境的污染問題備受關(guān)注，通過化學(xué)原理對(duì)廢物進(jìn)行有效處理變廢為寶是目前的一個(gè)重要研究課題．
Ⅰ、含鉻廢水的處理：某企業(yè)排放的酸性含鉻廢水中含有較多、毒性較大的，某研究性學(xué)習(xí)小組利用化學(xué)試劑將含鉻廢水中的鉻進(jìn)行處理并回收利用，其流程如圖：
（1）請(qǐng)寫出通入SO₂時(shí)發(fā)生的離子反應(yīng)：

 

．
（2）該流程中干化污泥的主要成分為

 

（填化學(xué)式），寫出加入鋁粒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（3）還原Cr₂O₇^2-也可以使用其他還原劑，如電解還原法就是使用Fe電極電解酸性含鉻廢水，電解時(shí)產(chǎn)生的Fe²⁺作還原劑還原Cr₂O₇^2-變?yōu)镃r³⁺，該反應(yīng)的離子方程式為

 

．
Ⅱ．含鉻廢渣的處理
鉻渣燒結(jié)煉鐵法：鉻渣中約含有55%的氧化鈣和氧化鎂，此外還含有15%左右的氧化鐵，這些都是煉鐵所需的成分．少量的鉻渣代替消石灰同鐵礦粉、煤粉混合，經(jīng)燒結(jié)后送入高爐冶煉，六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻或金屬鉻，金屬鉻熔入鐵水，而其他成分熔入熔渣．煉鐵可使鉻渣徹底解毒并充分利用，是鉻渣治理的良好方法之一．
（4）鉻渣燒結(jié)煉鐵法中煤粉的作用是

 

．（寫兩點(diǎn)）
（5）堿性溶液還原法：直接在堿性鉻渣溶液中加入硫化鈉等進(jìn)行六價(jià)鉻的還原反應(yīng)，形成Cr（OH）₃沉淀后，過濾回收鉻污泥．請(qǐng)配平堿性溶液還原法中發(fā)生的離子反應(yīng)：

 

Cr₂O₇^2-+

 

S^2-+

 

H₂O═

 

Cr（OH）₃↓+

 

S₂O₃^2-+

 

OH^-
（6）若用堿性溶液還原法處理1L PH=9的含鉻廢水，處理后溶液的PH變?yōu)?0，則理論上在此過程中處理掉的Cr₂O₇^2-的物質(zhì)的量約為

 

mol．

Answer 1

考點(diǎn)："三廢"處理與環(huán)境保護(hù),氧化還原反應(yīng),常見的生活環(huán)境的污染及治理

專題：元素及其化合物

分析：（1）二氧化硫與Cr₂O₇^2-離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成SO₄^2-離子和Cr³⁺離子；
（2）根據(jù)干化泥煅燒以后能夠得到Cr₂O₃分析解答；加入鋁粒時(shí)發(fā)生鋁熱反應(yīng)，是用來冶煉高熔點(diǎn)金屬Cr的一種方法；
（3）FeSO₄具有還原性，可與Cr₂O₇^2-+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe³⁺和Cr³⁺；
（4）煤粉燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑，為高爐冶煉過程提供熱源等；
（5）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，S^2-→S₂O₃^2-，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒配平；
（6）處理1L PH=9的含鉻廢水，處理后溶液的PH變?yōu)?0，消耗氫氧根離子為（10^-4-10^-5）mol/L，依據(jù)4Cr₂O₇^2-+6S^2-+19H₂O═8Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+14OH^-求解．

解答： 解：（1）重鉻酸根具有強(qiáng)氧化性，能將二氧化硫中+4價(jià)的硫氧化為+6價(jià)，離子反應(yīng)為：Cr₂O₇^2-+2H⁺+3SO₂═2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+2H⁺+3SO₂═2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；
（2）干化泥煅燒以后能夠得到Cr₂O₃，說明其主要成分為Cr（OH）₃，金屬鋁和Cr₂O₃發(fā)生鋁熱反應(yīng)可以得到氧化鋁和金屬鉻，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+Cr₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Cr，
故答案為：Cr（OH）₃；2Al+Cr₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Cr；
（3）Fe²⁺具有還原性，可與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe³⁺和Cr³⁺，根據(jù)化合價(jià)升降分析反應(yīng)的離子方程式為6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
（4）少量的鉻渣代替消石灰同鐵礦粉、煤粉混合，經(jīng)燒結(jié)后送入高爐冶煉，煤粉的作用煤粉燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑，為高爐冶煉過程提供熱源，還起到高溫填料的作用（寫兩點(diǎn)即可），
故答案為：為高爐冶煉過程提供熱源；燃燒后生成的CO是高爐冶煉過程的還原劑；還起到高溫填料的作用（寫兩點(diǎn)即可）；
（5）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，1molCr₂O₇^2-獲得電子物質(zhì)的量為1mol×2×（6-3）=6mol，S^2-→S₂O₃^2-，2molS^2-失去電子物質(zhì)的量為1mol×2×[2-（-2）]=8mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，最小公倍數(shù)為24，所以發(fā)生的離子反應(yīng)為：4Cr₂O₇^2-+6S^2-+19H₂O═8Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+14OH^-，
故答案為：4、6、19、8、3、14；
（6）1L溶液，PH由9變?yōu)?0，說明反應(yīng)過程中產(chǎn)生了（10^-4-10^-5）mol的OH^-，所以根據(jù)反應(yīng)
4Cr₂O₇^2-+6S^2-+19H₂O═8Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+14OH^-，
4                                       14
n（Cr₂O₇^2-）                          （10^-4-10^-5）mol
n（Cr₂O₇^2-）≈2.57×10^-5mol，
故答案為：2.57×10^-5．

點(diǎn)評(píng)：本題考查含鉻廢水、鉻渣處理，為化學(xué)工藝高頻考題，側(cè)重于分析應(yīng)用能力的考查，有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)習(xí)的積極性，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和工業(yè)流程解答，題目難度中等．