Question

某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下（硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺）：

常温下部分阳离子以氢氧化物沉淀形式存在时溶液的pH见下表：

阳离子	Fe3+	Fe2+	Mg2+	Al3+	Cu2+	Cr3+
开始沉淀时的pH	1.9	7.0	9.3	3.7	4.7	---
沉淀完全时的pH	3.2	9.0	11.1	8.0	6.7	9(>9 溶解)

 
（1）酸浸时，为了提高浸取效率可采取的措施是____________________（至少写一条）。
（2）加入H₂O₂ 目的是氧化_______离子，其有关的离子方程式______________________。针铁矿（Coethite）是以德国诗人歌德（Coethe）名字命名的，组成元素是Fe、H、O，化学式量为89，其化学式是______________。
（3）调pH=8是为了将_____________离子（从Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺中选择）以氢氧化物沉淀的形式除去。滤出的沉淀中部分沉淀将溶解于足量的氢氧化钠溶液中，其有关的离子方程式是_____________________________________，取少量上层澄清溶液，向其中通入足量的CO₂，又能重新得到相应的沉淀, 其有关的离子方程式为________________________。
（4）试配平最后一步相关的氧化还原方程式：
_____Na₂Cr₂O₇ + ______SO₂ + _______ H₂O =" ______" Cr(OH)(H₂O)₅SO₄ + ______ Na₂SO₄，每生成1mol Cr(OH)(H₂O)₅SO₄时，该反应中转移的电子数为__________。

Answer 1

（1）升高温度、搅拌、延长浸取时间、过滤后再次浸取（其他合理答案也可）(1分)；
（2）Fe²⁺(1分)，   2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = 2Fe³⁺ + 2H₂O(2分)，   FeO(OH) (1分)；
（3）Al³⁺、Cu²⁺(1分)，   Al(OH)₃ + OH^- = AlO₂^－ + 2H₂O(2分)，
AlO₂^－ + 2H₂O + CO₂ = Al(OH)₃↓+ HCO₃^－      (2分)
（4）1 ,3 ,11, 2 ,1（2分），     3N_A（2分）(或1.806´10²⁴)；

解析试题分析：流程的初期为酸浸，使工业污泥中的物质充分溶解，为提高效率可采取“升高温度、搅拌、延长浸取时间、过滤后再次浸取”的措施；结合题给的图表，确定过氧化氢的作用是氧化Fe²⁺，其反应的离子方程式为  2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = 2Fe³⁺ + 2H₂O；由针铁矿的化学式量89，可确定其化学式为FeO(OH)；调节p H=8时Al³⁺、Cu²⁺全部沉淀，加入NaOH，可发生反应Al(OH)₃ + OH^- = AlO₂^－ + 2H₂O；通入CO₂时发生反应AlO₂^－ + 2H₂O + CO₂ = Al(OH)₃↓+ HCO₃^－ ；由得失电子守恒配平氧化还原反应方程式，并计算转移的电子数。
考点：本题以工艺流程为情景，结合元素化合物的性质，考查了氧化还原反应及其方程式的配平和计算。