Question

【題目】堿式硫酸鉻[Cr（OH）SO4nH2O]常用于鞣制皮革，染料工業(yè)的活性黑染料、媒染劑。電鍍廢水中（主要含Cr2O72-、Cr3+、Fe3+、CN-、Cl-，少量Mg2+、Cu2+等離子），提取含鉻廢水中的鉻并制成可用的堿式硫酸鉻對(duì)污染治理和工業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的意義。

相關(guān)金屬離子[co （Mn+）= 01 molL-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子	Cr3+	Fe3+	Mg2+	Cu2+
開始沉淀的pH	4.3	1.9	9.1	4.7
沉淀完全的pH	5.6	3.2	11.1	6.7

回答下列問題：

（1）堿式硫酸鉻中Cr的化合價(jià)為_________。

（2）“氧化”時(shí)需控制反應(yīng)溫度在50℃~90℃，原因___________。H2O2先將CN-氧化為無害氣體除去，氣體I成分是________；后在堿性條件下將Cr3+ 氧化為CrO42-，濾渣中主要含________ （填相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式）。

（3）“酸化”時(shí)CrO42-可轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，其離子方程式為________。

（4）“離子交換”過程采用鈉離子交換樹脂，反應(yīng)原理為Mn+ +nNaR=MRn+nNa+ ，則富集到鈉離子交換樹脂上的金屬陽離子有_________（填離子符號(hào)）。

（5）處理1L0.1molL-1Cr2O72- 的廢水，理論上需要H2C2O4的物質(zhì)的量為_______ mol。

（6）廢水中含有的Cl-常以K2CrO4溶液為指示劑，用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定測(cè)其含量，利用Ag+與CrO42-生成的磚紅色沉淀指示到達(dá)滴定終點(diǎn)。當(dāng)溶液中Cl- 恰好完全沉淀（濃度等于1.0×10一5molL-1）時(shí)，溶液中c （Ag+）為_____molL-1 此時(shí)溶液中c（CrO42-）等于_______mo1L-1（已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分別約為2.0×10-12和和2.0×10 -10）。

Answer 1

【答案】+3 一是加快反應(yīng)速率，二是防止溫度過高H2O2分解耗量增多 CO2、N2 Fe（OH）3、Cu（OH）2 2CrO42- +2H+ Cr2O72- + H2O Mg2+ 0.3 2.0×10－5 5.0×10－3

【解析】

電鍍廢水中主要含Cr2O72-、Cr3+、Fe3+、CN-、Cl-，少量Mg2+、Cu2+等離子，“氧化”過程中H2O2先將CN-氧化為無害氣體除去，后在堿性條件下將Cr3+ 氧化為CrO42-；然后加入20%NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH=8，根據(jù)各離子開始沉淀和完全沉淀的pH，Fe3+、Cu2+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀而除去；濾液中含CrO42-、Cl-、Mg2+，濾液中加入稀硫酸酸化，CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，通過離子交換膜除去濾液中的Mg2+；加入草酸還原Cr2O72-，Cr2O72-還原成Cr3+，草酸被氧化成CO2；含Cr3+溶液中加入20%NaOH充分反應(yīng)、冷卻結(jié)晶獲得產(chǎn)品；結(jié)合相關(guān)化學(xué)用語和原理作答。

（1）堿式硫酸鉻的化學(xué)式為Cr（OH）SO4nH2O，其中H、O、S的化合價(jià)依次為+1價(jià)、-2價(jià)、+6價(jià)，則Cr的化合價(jià)為+3價(jià)。

（2）“氧化”時(shí)加入氧化劑H2O2，H2O2不穩(wěn)定易分解成H2O和O2，則“氧化”時(shí)需控制反應(yīng)溫度在50℃~90℃的原因是：加快反應(yīng)速率（因?yàn)闇囟冗^低反應(yīng)速率太慢），防止溫度過高H2O2分解耗量增多；H2O2先將CN-氧化為無害氣體除去，其中C元素被氧化成CO2、N元素被氧化成N2，反應(yīng)的方程式為5H2O2+2CN-=2CO2↑+N2↑+2OH-+4H2O，氣體I成分是CO2、N2；H2O2后在堿性條件下將Cr3+ 氧化為CrO42-，反應(yīng)的方程式為3H2O2+2Cr3++10OH-=2CrO42-+8H2O，因?yàn)檎{(diào)節(jié)溶液的pH=8，根據(jù)各離子開始沉淀和完全沉淀的pH，Fe3+、Cu2+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀而除去，則濾渣中主要含Fe(OH)3、Cu(OH)2。

（3）“酸化”時(shí)CrO42-可轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，結(jié)合原子守恒和酸性條件，離子方程式為2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O。

（4）根據(jù)上述分析，富集到鈉離子交換樹脂上的金屬陽離子為Mg2+。

（5）還原過程中Cr2O72-還原成Cr3+，草酸被氧化成CO2，Cr元素的化合價(jià)由+6價(jià)降為+3價(jià)，C元素的化合價(jià)由+3價(jià)升為+4價(jià)，根據(jù)得失電子守恒，0.1mol/L×1L×2×3=n(H2C2O4)×2×1，解得n(H2C2O4)=0.3mol。

（6）根據(jù)Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)，當(dāng)溶液中Cl- 恰好完全沉淀（濃度等于1.0×10-5mol·L-1）時(shí)，溶液中c （Ag+）為mol/L=2.0×10-5mol/L；根據(jù)Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO42-)，此時(shí)溶液中c（CrO42-）等于mol/L=5.0×10-3mol/L。