Question

【题目】资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。某工厂以酸性工业废水（含H+、Al3+、Mg2+、Cr2O72—、SO42—）以及硫酸厂废气(SO2)为原料提取铬的工艺流程如下：

有关数据如下表所示。

化合物	Mg(OH)2	Al(OH)3	Cr(OH)3
完全沉淀的pH	10.5	4.3	5.3
开始溶解的pH	—	7.8	9.2
Ksp近似值	5.6×10-12	1.3×10-33	6.3×10-31

请回答下列问题：

（1）步骤①中发生主要反应的离子方程式为__________________________。

（2）步骤②中加入适量Al2O3的目的是__________________________。

（3）为了达到实验目的，步骤③中加入NaOH溶液，应调节溶液的pH范围为_________。

（4）步骤⑥向滤液B中通入过量CO2，反应的离子方程式为__________________________。

（5）工业上也常采用下列装置，利用电解法处理含铬废水。

①在电解过程中阳极区pH增大的原因是_______________________。

②理论上每处理含1 mol K2Cr2O7的废水，阴极区得到的气体体积为_________（标准状况）L。

Answer 1

【答案】Cr2O72—+3SO2+2H+=2 Cr3++3SO42—+H2O 调节溶液的pH，使Cr3+、Al3+形成沉淀而与Mg2+分离 7.8≤pH＜9.2 AlO2—+CO2+2 H2O=Al（OH）3↓+HCO3— Fe2+与发生反应消耗H+，同时H+通过质子交换膜迁移到阴极区 134.4

【解析】

（1）步骤①中，SO2有还原性，Cr2O72—在酸性条件下具有强氧化性，二者发生氧化还原反应。

（2）根据题中表格数据，步骤②中加入适量Al2O3的目的是：调节溶液的pH，使Cr3+、Al3+形成沉淀而与Mg2+分离。

（3）步骤③中的滤渣A为：Al(OH)3和Cr(OH)3，加入NaOH溶液使氢氧化铝溶解。

（4）步骤⑥向滤液B中通入过量CO2，滤液B为偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠溶液和过量CO2反应生成Al（OH）3和碳酸氢钠。

（5）①右侧铁板为阳极，铁放电生成亚铁离子，亚铁离子被溶液中Cr2O72-氧化，发应生成Cr3+和Fe3+。

②阴极氢离子放电生成氢气，2H++2e-=H2↑，阳极反应为：Fe-2e-= Fe2+。

（1）步骤①中，SO2有还原性，Cr2O72—在酸性条件下具有强氧化性，故发生主要反应的离子方程式为：Cr2O72—+3SO2+2H+=2 Cr3++3SO42—+H2O，故答案为：Cr2O72—+3SO2+2H+=2 Cr3++3SO42—+H2O。

（2）根据题中表格数据，步骤②中加入适量Al2O3的目的是：调节溶液的pH，使Cr3+、Al3+形成沉淀而与Mg2+分离，故答案为：调节溶液的pH，使Cr3+、Al3+形成沉淀而与Mg2+分离。

（3）步骤③中的滤渣A为：Al(OH)3和Cr(OH)3，加入NaOH溶液使氢氧化铝溶解，故调节溶液的pH范围为：7.8≤pH＜9.2，故答案为：7.8≤pH＜9.2。

（4）步骤⑥向滤液B中通入过量CO2，滤液B为偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠溶液和过量CO2反应生成Al（OH）3和碳酸氢钠，反应的离子方程式为：AlO2—+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3—，故答案为：AlO2—+CO2+2 H2O=Al（OH）3↓+HCO3—。

（5）①右侧铁板为阳极，铁放电生成亚铁离子，亚铁离子被溶液中Cr2O72-氧化，发应生成Cr3+和Fe3+，反应的离子方程式：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，故在电解过程中阳极区pH增大的原因是：Fe2+与发生反应消耗H+，同时H+通过质子交换膜迁移到阴极区，故答案为：Fe2+与发生反应消耗H+，同时H+通过质子交换膜迁移到阴极区。

②阴极氢离子放电生成氢气，2H++2e-=H2↑，阳极反应为：Fe-2e-= Fe2+，根据此反应Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，可知1 molK2Cr2O7和6molFe2+反应，所以阳极每生成6molFe2+，失去12mol电子，根据得失电子守恒可知：阴极区生成氢气为6mol，标况下氢气的体积为：134.4L，故答案为：134.4。