Question

制革工业会产生含有Cr元素的污泥和废水，应予处理和回收与再利用．
Ⅰ：某工厂对制革工业污泥中Cr（Ⅲ）回收与再利用工艺如下（硫酸浸取液中金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）：

部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

阳离子	Fe3+	Fe2+	Mg2+	Al3+	Cu2+	Cr3+
开始沉淀时的pH	1.9	7.0	--	--	4.7	--
沉淀完全时的pH	3.2	9.0	11.1	8	6.7	9 （＞9溶解）

（1）实验室用18.4mol?L^-1的浓硫酸配制250mL 4.8mol?L^-1的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和吸量管（一种能精确量取一定体积液体的仪器）外，还需

 

．
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是

 

（至少答两点）．
（3）加入H₂O₂的作用是

 

．调节溶液的pH=8是为了除去

 

离子．
Ⅱ：用电解法可以处理工业废水中的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-．
（4）用Fe做电极，电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）₃沉淀．阳极的电极反应式为

 

．在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应方程式解释）

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,电解原理

专题：实验设计题

分析：Ⅰ．（1）配制一定物质的量浓度的溶液所需的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和胶头滴管；
（2）升高温度、增大物质溶解度、增大接触面积或加快搅拌速度等均可增大速率；
（3）根据双氧水的性质分析，双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质；硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Fe³⁺、Al³⁺转化为沉淀除去；
Ⅱ．用Fe做电极进行电解，阳极发生Fe-2e^-=Fe²⁺，生成的亚铁离子与Cr₂O₇^2-发生氧化还原反应被还原为Cr³⁺然后生成Cr（OH）₃沉淀除去，阴极氢离子得电子．

解答： 解：Ⅰ（1）配制一定物质的量浓度的溶液所需的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和胶头滴管；
故答案为：250mL容量瓶、胶头滴管；
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是：增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等，
故答案为：升高反应温度、搅拌（或增加浸取时间、滤渣多次浸取等）；
（3）双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Fe²⁺和Cr³⁺有还原性，Fe²⁺和Cr³⁺能被双氧水氧化为高价离子，以便于与杂质离子分离；
硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，加入NaOH溶液使溶液呈碱性，溶液PH=8，Fe³⁺、Al³⁺转化为沉淀除去；
故答案为：氧化+3价Cr使之转变成+6价Cr（或Cr₂O₇^2-），以便于与杂质离子分离；Fe³⁺和Al³⁺；
Ⅱ：Fe为阳极，Fe失电子生成亚铁离子，则阳极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，溶液中氢离子在阴极放电生成氢气，则阴极反应为2H⁺+2e^-=H₂ ↑；
故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；2H⁺+2e^-=H₂ ↑．

点评：本题考查了了分离提纯方法和基本操作的综合应用，题目涉及溶液配制、影响速率的因素、物质的分离、电解原理的应用等，题目难度较大，注意会运用溶液的pH值对溶液中的离子进行分离，熟悉发生的电极反应及常见实验操作即可解答．