2012年1月.广西河池龙江河段检测出重金属镉离子(Cd2+)含量超标.当地政府积极展开治污工作．聚合氯化铝可以将离子状态的镉固化.这是当前可采取治理镉污染的最有效方法．已知:①煤矸石是煤矿在洗煤和选煤过程中大量排出的固体废弃物.煤矸石主要含Al2O3.SiO2及铁的氧化物．②聚合氯化铝([Al2(OH)nCl6-n]m.商业代号PAC) 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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2012年1月，广西河池龙江河段检测出重金属镉离子（Cd²⁺）含量超标，当地政府积极展开治污工作．聚合氯化铝可以将离子状态的镉固化，这是当前可采取治理镉污染的最有效方法．
已知：①煤矸石是煤矿在洗煤和选煤过程中大量排出的固体废弃物，煤矸石主要含Al₂O₃、SiO₂及铁的氧化物．
②聚合氯化铝（[Al₂（OH）_nCl_6-n]_m（1≤n≤5，m≤10），商业代号PAC）是一种新型、高效絮凝剂和净水剂．
以煤矸石为原料，采用铝盐水解絮凝法，制得聚合氯化铝的工艺流程如图1：

回答下列相关问题：
（1）向反应器中加入混合液（20%的硫酸和盐酸）酸浸，其目的是

．
（2）流程中残渣1可用于工业上制取粗硅，写出该反应的化学方程式

．
（3）流程中残渣2的主要成分是

，确认该成分中阳离子的方法是

．
（4）聚合氯化铝除镉的原理是生成了氢氧化铝胶体吸附镉离子，确定已生成氢氧化铝胶体的方法可利用胶体性质中的

．
（5）常温下以溶液pH为横坐标，Cd²⁺的除去率为纵坐标，实验结果如图所示，由图2可知，Cd²⁺的除去率最高时，溶液的c（OH^-）=

．

分析：（1）氧化铝和铁的氧化物能和酸反应生成可溶性的盐；
（2）高温下，碳和二氧化硅发生置换反应；
（3）铁离子和氢氧根离子反应生成难溶性的氢氧化铁；铁离子能和硫氰根离子反应生成血红色溶液；
（4）胶体能产生丁达尔效应；
（5）c（OH^-）=

c(H+)

．

解答：解：（1）煤矸石中的Al₂O₃及铁的氧化物能和酸反应生成可溶性的盐，二氧化硅属于酸性氧化物，和一般的酸不反应，所以能用酸将氧化铝、铁的氧化物与二氧化硅分开，采用过滤的方法除去二氧化硅，
故答案为：将煤矸石中的Al₂O₃及铁的氧化物转化为盐，与SiO₂分离；
（2）高温下，碳和二氧化硅发生置换反应硅和一氧化碳，反应方程式为SiO₂+2C

高温

Si+2CO↑，
故答案为：SiO₂+2C

高温

Si+2CO↑；
（3）铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化铁沉淀，所以残渣2是Fe（OH）₃，铁离子和硫氰根离子反应生成络合物而使其溶液呈血红色，所以可以用硫氰化钾溶液检验铁离子，
故答案为：Fe（OH）₃；取试样加入稀硫酸溶解，再加入KSCN溶液；
（4）胶体能产生丁达尔效应，所以确定已生成氢氧化铝胶体的方法可利用胶体性质中的丁达尔效应，
故答案为：丁达尔效应（或丁达尔现象）；
（5）根据图象知，当pH=9时，Cd²⁺的除去率最高，溶液中c（OH^-）=

c(H+)

10-14

10-9

mol/L=1×10^-5 mol/L，
故答案为：1×10^-5 mol/L．

点评：本题考查了实验制备方案的设计，涉及离子的检验、pH的计算、物质的分离等知识点，铁离子的检验是学习重点，注意高温下，碳和二氧化硅反应生成一氧化碳而不是二氧化碳，为易错点．

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水是生命之源，广西重金属镉污染事件是2012年1月15日发现的．水污染事件再次提醒人们保护水资源的必要性和紧迫性．工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大危害，必须进行处理．常用的处理方法有两种．
方法1：还原沉淀法．
该法的工艺流程为：

其中第①步存在平衡：
2CrO

（黄色）+2H⁺?Cr₂O

（橙色）+H₂O
（1）若平衡体系的 pH=2，该溶液显

色．
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是

．（填序号）
A．Cr₂O

和CrO

的浓度相同
B．2v（Cr₂O

）=v（CrO

）
C．溶液的颜色不变
（3）第②步中，还原 1mol Cr₂O₇^2-离子，需要

mol的FeSO₄?7H₂O．
（4）第 ③步生成的Cr（OH）₃ 在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：
Cr（OH）₃（s）?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq）
常温下，Cr（OH）₃ 的溶度积K_sp=c（Cr³⁺）?c³（OH^-）=10^-32，要使 c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至

．
方法2：电解法．
该法用 Fe 做电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液pH升高，产生 Cr（OH）₃ 沉淀．
（5）用Fe做电极的原因为

（用电极反应式解释）．
（6）在阴极附近溶液 pH 升高，溶液中同时生成的沉淀还有

．（用化学式表示）
（7）溶液中发生的总反应为（用离子方程式表示）

．

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科目：高中化学 来源：2013届新课标高三配套月考（一）化学试卷（B卷）（带解析） 题型：实验题

[2012·漳州质检]（12分）2012年1月，广西河池龙江河段检测出重金属镉离子（Cd²⁺）含量超标，当地政府积极展开治污工作。聚合氯化铝可以将离子状态的镉固化，这是当前可采取治理镉污染的最有效方法。
已知：①煤矸石是煤矿在洗煤和选煤过程中大量排出的固体废弃物，煤矸石主要含Al₂O₃、SiO₂及铁的氧化物。
②聚合氯化铝（[Al₂(OH)_nCl_6-n]_m(1≤n≤5，m≤10)，商业代号PAC）是一种新型、高效絮凝剂和净水剂。
以煤矸石为原料，采用铝盐水解絮凝剂，制得聚合氯化铝的工艺流程如下：

回答下列相关问题：
（1）向反应器中加入混合酸（20%的硫酸和盐酸）酸浸，其目的是                 。
（2）流程中残渣1可用于工业上制取粗硅，写出该反应的化学方程式                 。
（3）流程中残渣2的主要成分是         ，确认该成分中阳离子的方法是            。
（4）聚合氯化铝除镉的原理是生成了氢氧化铝胶体吸附镉离子，确定已生成氢氧化铝胶体的方法可利用胶体性质中的               。
常温下以溶液pH为横坐标，Cd²⁺离子的除去率为纵坐标，实验结果如图所示，由图可知，Cd²⁺离子的除去率最高时，溶液的c(OH^-)=            。

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(15分)水是生命之源，广西重金属镉污染事件是2012年1月15日发现的。水污染事件再次提醒人们保护水资源的必要性和紧迫性。工业废水中常含有一定量的Cr₂O和CrO，它们会对人类及生态系统产生很大危害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法。
该法的工艺流程为：

其中第①步存在平衡：
2CrO(黄色)＋2H^＋Cr₂O(橙色)＋H₂O
(1)若平衡体系的 pH ＝ 2，该溶液显________色。
(2)能说明第①步反应达平衡状态的是________。（填序号）
A．Cr₂O和CrO的浓度相同
B．2v(Cr₂O)＝v(CrO)
C．溶液的颜色不变
(3)第②步中，还原 1 mol Cr₂O离子，需要______mol的FeSO₄·7H₂O。
(4)第③步生成的Cr(OH)₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：
Cr(OH)₃(s) Cr³^＋(aq)＋3OH^－(aq)
常温下，Cr(OH)₃的溶度积K_sp＝c(Cr³^＋)·c³(OH^－)＝10^－³²，要使c(Cr³^＋)降至10^－⁵mol/L，溶液的pH应调至________。
方法2：电解法。
该法用 Fe 做电极电解含Cr₂O的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液 pH 升高，产生 Cr(OH)₃沉淀。
(5)用Fe做电极的原因为__ __（用电极反应式解释）。
(6)在阴极附近溶液 pH 升高，溶液中同时生成的沉淀还有________。（用化学式表示）
(7)溶液中发生的总反应为(用离子方程式表示) 。