Question

【題目】某工廠對工業(yè)污泥中的鉻元素回收與再利用的工藝如圖（已知硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3＋，其次是少量的Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋）：

部分陽離子常溫下以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如表所示：

陽離子	Fe3＋	Fe2＋	Mg2＋	Al3＋	Cr3＋
開始沉淀時的pH	1.9	7	—	—	—
沉淀完全時的pH	3.2	9	11.1	8	9（＞9溶解）

（1）實驗室用98%（密度為1.84 g·cm－3）的濃硫酸配制200 mL 4.8 mol·L－1的硫酸溶液，配制時需要量取98%的濃硫酸的體積為_________mL（保留小數(shù)點后一位小數(shù)），所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、量筒外，還需______。

（2）過濾操作時，需要對沉淀進行洗滌，洗滌沉淀的方法是__________。

（3）加入H2O2的作用一方面是氧化＋3價Cr使之轉(zhuǎn)變成＋6價Cr（CrO42-或Cr2O72-），以便于與雜質(zhì)離子分離；另一方面是__________。（用離子方程式表示）

（4）調(diào)節(jié)溶液的pH＝8除去的雜質(zhì)離子是________。

（5）鈉離子交換樹脂的原理為Mn＋＋nNaRMRn＋nNa＋，被交換的雜質(zhì)離子是________。

（6）通SO2氣體時，還原過程發(fā)生以下反應(yīng)（填寫缺項物質(zhì)并配平）：

____Na2Cr2O7＋____SO2＋___　___=___Cr(OH)(H2O)5SO4＋___Na2SO4。____

Answer 1

【答案】65.2 250 mL容量瓶、膠頭滴管 沿玻璃棒向漏斗中注入蒸餾水，至剛好浸沒沉淀物，等蒸餾水自然流盡后，再重復操作2～3次 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O Fe3＋、Al3＋ Ca2＋、Mg2＋ Na2Cr2O7+3SO2+11H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4

【解析】

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 Fe2+、Fe3+、A13+、Ca2+、Mg2+，過濾除去不溶性雜質(zhì)，然后加入過氧化氫氧化鉻離子、亞鐵離子為高價態(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，得到溶液中通入二氧化硫還原得到Cr(OH)(H2O)5SO4。

(1)濃硫酸物質(zhì)的量濃度為==18.4mol/L，根據(jù)稀釋定律，稀釋前后溶質(zhì)硫酸的物質(zhì)的量不變，實驗室中沒有200 mL的容量瓶，應(yīng)該選用250mL容量瓶配制，則需要濃硫酸體積為=0.0652L=65.2mL，需用到的玻璃儀器有：膠頭滴管、玻璃棒、燒杯和100mL量筒、250mL容量瓶，所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、量筒和酸式滴定管外，還需250mL容量瓶，膠頭滴管，故答案為：65.2；250mL容量瓶，膠頭滴管；

(2)過濾操作時，需要對沉淀進行洗滌，洗滌沉淀的方法是：沿玻璃棒向漏斗中注入蒸餾水，至剛好浸沒沉淀物，等蒸餾水自然流盡后，再重復操作2到3次，故答案為：沿玻璃棒向漏斗中注入蒸餾水，至剛好浸沒沉淀物，等蒸餾水自然流盡后，再重復操作2到3次；

(3)雙氧水有強氧化性，能氧化還原性的物質(zhì)，加入H2O2的作用一方面是氧化＋3價Cr使之轉(zhuǎn)變成＋6價Cr(CrO42-或Cr2O72-)，以便于與雜質(zhì)離子分離；另一方面Fe2+有還原性，Fe2+能被雙氧水氧化為高價離子，Fe2+反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(4)依據(jù)表格數(shù)據(jù)中離子開始沉淀和完全沉淀的pH，調(diào)節(jié)pH至8，可使Al3+、Fe3+生成沉淀，故答案為：Al3+、Fe3+；

(5)因鎂離子、鈣離子沉淀的pH較大，可用離子交換法除去，故答案為：Ca2+、Mg2+；

(6)通SO2氣體時，還原過程中鉻元素化合價+6價變化為+3價，Na2Cr2O～2CrOH(H2O)5SO4～6e-，硫元素化合價變化為+6價，SO2～SO42-～2e-，根據(jù)得失電子守恒，得到電子轉(zhuǎn)移總數(shù)6e-，結(jié)合原子守恒配平得到化學方程式：Na2Cr2O7+3SO2+11H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4，故答案為：Na2Cr2O7+3SO2+11H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4。