Question

【题目】某工厂对工业污泥中的Cr元素回收与再利用的工艺如下（己知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是少量的Fe2＋、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＋	Cr3＋
开始沉淀时的pH	1.9	7.0	—	一	—
沉淀完全时的pH	3.2	9.0	11.1	8	9 (>9溶解)

（1）实验室用98% (密度为1.84 g·cm－3)的浓硫酸配制200mL4.8 mol·L－1的硫酸溶液，配制时需要量取98%的浓硫酸的体积为_________mL (保留小数点后一位小数），所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还需_____________________。

（2）在上述配制稀硫酸过程中，会导致所配溶液浓度偏大的操作是___________（填序号）

a. 转移溶液时，没有等溶液冷却至室温 b.量取浓硫酸时，俯视刻度线

c.当容量瓶中液体占容积2/3左右时，未振荡摇匀 d. 定容时俯视刻度线

（3）加入H2O2的作用一方面是氧化＋3价Cr使之转变成+6价Cr (CrO42－ 或Cr2O72－)，以便于与杂质离子分离；另一方面是_____________________________。（离子方程式表示）

（4）调节溶液的pH=8除去的杂质离子是___________________。

（5）钠离子交换树脂的原理为：Mn＋+nNaR→MRn +nNa＋，被交换的杂质离子是________________。

（6）通SO2气体时，其化学方程式为_______________________。

Answer 1

【答案】 65.2 250mL容量瓶 a c d 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋ ＝ 2Fe3＋＋2H2O Fe3＋、Al3＋ Ca2＋、Mg2＋ Na2Cr2O7＋3SO2＋11H2O ＝ 2CrOH(H2O)5SO4↓＋Na2SO4

【解析】（1）98% (密度为1.84 g·cm－3)的浓硫酸的物质的量浓度为mol/L=18.4mol/L，实验室用98% (密度为1.84 g·cm－3)的浓硫酸，配制200mL4.8 mol·L－1的硫酸溶液，应选用250mL容量瓶配制250mL溶液，所以配制时需要量取98%的浓硫酸的体积为=65.2mL。所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还需250mL容量瓶。

（2）在上述配制稀硫酸过程中，a. 转移溶液时，没有等溶液冷却至室温，定容后待冷却到室温，溶液体积会偏小，所配溶液浓度偏大；，b.量取浓硫酸时，俯视刻度线，量取浓硫酸体积偏小，所配溶液浓度偏小；c.当容量瓶中液体占容积2/3左右时，未振荡摇匀，由于水的密度小于硫酸的密度，则定容、摇匀后溶液体积偏小，浓度偏大；d. 定容时俯视刻度线，所配溶液体积偏小，浓度偏大。综上所述，会导致所配溶液浓度偏大的操作是a c d 。

（3）加入H2O2的作用一方面是氧化＋3价Cr使之转变成+6价Cr (CrO42－　或Cr2O72－)，以便于与杂质离子分离；另一方面是把亚铁离子氧化为铁离子以方便除杂，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋ ＝ 2Fe3＋＋2H2O。

（4）由表中数据可知，调节溶液的pH=8除去的杂质离子是Fe3＋、Al3＋。

（5）Fe3＋、Al3＋除尽后 ，还有Ca2＋、Mg2＋未除去，所以被交换的杂质离子是Ca2＋、Mg2＋。

（6）前面加入H2O2把＋3价Cr氧化成+6价Cr (CrO42－　或Cr2O72－)，根据产品CrOH(H2O)5SO4中铬的化合价可知，通SO2气体是为了把+6价Cr还原为+3价，所以其化学方程式为Na2Cr2O7＋3SO2＋11H2O ＝ 2CrOH(H2O)5SO4↓＋Na2SO4。