Question

利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理．
（一）染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO₂^-，可以在碱性条件下加入铝粉除去（加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体）．除去NO₂^-的离子方程式为

 

．
（二）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⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）：

常温下部分阳离子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）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是

 

（至少写一条）．
（2）调pH=8是为了除去

 

（填Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）．
（3）钠离子交换树脂的原理为Mⁿ⁺+nNaR→MR_n+nNa⁺，被交换的杂质离子是

 

（填Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）．
（4）试配平氧化还原反应方程式：□Na₂Cr₂O₇+□SO₂+□H₂O=□Cr（OH）（H₂O）₅SO₄+□Na₂SO₄；每生成1mol Cr（OH）（H₂O）₅SO₄消耗SO₂的物质的量为

 

．
（三）印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl₃．腐蚀铜板后的混合浊液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的浓度均为0.10mol?L^-1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的实验步骤：
①

 

；
②

 

；
③过滤．（提供的药品：Cl₂、浓H₂SO₄、NaOH溶液、CuO、Cu）．

Answer 1

分析：（一）加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明产物之一为一水合氨，Al作还原剂，失去电子后在碱性条件下生成偏铝酸根离子，NO₂^-作氧化剂，依据电荷守恒和原子守恒写出离子方程式；
（二）（1）为了提高浸取率可采取的措施是延长浸取时间、加快溶解速度两个角度分析；
（2）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；
（3）钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子；
（4）依据流程图中的转化关系和产物，结合二氧化硫的还原性，利用氧化还原反应原理分析书写，根据方程式计算；
（三）除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的实验步骤是：通入足量的氯气将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；加入CuO调节溶液PH值3.2-4.7使铁离子沉淀完全，然后过滤．

解答：解：（一）加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明产物之一为一水合氨，Al作还原剂，失去电子后在碱性条件下生成偏铝酸根离子，NO₂^-作氧化剂，依据电荷守恒和原子守恒配平得离子方程式：2Al+OH^-+NO₂^-+2H₂O═2AlO₂^-+NH₃?H₂O，
故答案为：2Al+OH^-+NO₂^-+2H₂O═2AlO₂^-+NH₃?H₂O；
（二）（1）硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺，酸浸是溶解物质为了提高浸取率，可以升高温度增大物质溶解度，增大接触面积增大反应速率，或加快搅拌速度等；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：增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等；
（2）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：Fe³⁺、Al³⁺；
（3）钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子，故答案为：Ca²⁺、Mg²⁺；
（4）二氧化硫具有还原性，被滤液Ⅱ中通过离子交换后的溶液中Na₂CrO₄氧化为硫酸，Na₂CrO₄氧被还原为CrOH（H₂O）₅SO₄，水溶液中生成硫酸反应生成硫酸钠，依据原子守恒分析书写配平；2Na₂CrO₄+3SO₂+12H₂O=2CrOH（H₂O）₅SO₄↓+Na₂SO₄，
根据方程式：3SO₂～2CrOH（H₂O）₅SO₄
           x       1mol
所以x=1.5mol 
故答案为：2；3；12；2；1；1.5mol；
（三）根据上表给出的数据和提供的药品，除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的实验步骤是：通入足量的氯气将Fe²⁺氧化为Fe³⁺、加入CuO调节溶液PH值3.2-4.7使铁离子沉淀完全，然后过滤，
故答案为：①通入足量氯气将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；②加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7．

点评：本题考查了离子方程式、化学方程式的书写、物质的分离等知识点，注意会运用溶液的pH值对溶液中的离子进行分离，除杂的原则是除去杂质且不引进新的杂质，本题难度较大．