【题目】环境问题是广大群众关注的热点话题之一,化工厂排放的废水、废渣一般利用化学原理可以进行排放物达标检测与无害化处理。某皮革厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下:
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已知:①酸浸后的溶液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。
②常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下:
阳离子 | Fe3+ | Mg2+ | Al3+ | Cr3+ |
沉淀完全时的pH | 3.7 | 11.1 | 5.4 | 9 |
沉淀溶解时的pH | — | — | >8溶解 | >9溶解 |
(1)如需配制480 mL酸浸环节所需的硫酸,需要用量筒量取18.4 mol·L-1的浓硫酸____mL;配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外,还需哪些仪器_____。
(2)经氧化环节滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O72-,写出此反应的离子方程式:________。
(3)调pH=8环节,既可以将溶液中某些杂质离子转化为沉淀,同时又可以将Cr2O72-转化为某种含铬元素微粒,溶液颜色由橙色变为黄色,请解释该颜色变化的原因_______。
(4)钠离子交换树脂的反应原理为Mn++nNaRMRn+nNa+,则利用钠离子交换树脂可除去滤液Ⅱ中的金属阳离子有________。
(5)请写出流程中用SO2进行还原时发生反应的离子方程式:______________。
(6)沉淀滴定法是测定粒子浓度的方法之一,为了测定某废水中SCN-的浓度,可用标准AgNO3溶液滴定待测液,已知:
银盐性质 | AgCl | AgI | AgCN | Ag2CrO4 | AgSCN |
颜色 | 白 | 黄 | 白 | 砖红 | 白 |
Ksp | 1.8×10-10 | 8.3×10-17 | 1.2×10-16 | 3.5×10-11 | 1.0×10-12 |
①滴定时可选为滴定指示剂的是________(填编号),
A.NaCl B.K2CrO4 C.KI D.NaCN
②如何确定该滴定过程的终点:_______________。
【答案】54.3 500 mL容量瓶、胶头滴管 2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+ Cr2O72-+2OH-2CrO42-+H2O当pH增大时该平衡向右移动,溶液中Cr2O72-浓度减小、CrO42-离子浓度增大,颜色由橙色变为黄色 Mg2+、Ca2+ 2CrO42-+3SO2+12H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42-+2OH- B 当滴入最后一滴标准液时,出现砖红色沉淀,且半分钟内沉淀颜色不改变
【解析】
向含铬污泥中加入稀硫酸和水并将溶液pH调节为1,根据信息①知,硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+,然后过滤,向滤液中加入双氧水,Cr3+被氧化生成Cr2O72-,然后向溶液中加入NaOH溶液并调节溶液的pH=8,根据表中数据知,溶液中Fe3+、Al3+生成沉淀,且溶液中Cr2O72-转化为CrO42-,然后过滤,向滤液中加入钠离子交换树脂,除去Ca2+和Mg2+,最后向溶液中通入二氧化硫,发生反应2CrO42-+3SO2+12H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42-+2OH-,以此解答该题。
(1)根据c1V1=c2V2列等式,18.4×V1×10-3=2×500×10-3,V1=54.3;配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外,还需用玻璃仪器为500mL容量瓶、胶头滴管;
(2)根据电子得失守恒、原子守恒和电荷守恒,可知反应的离子方程式为2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+;
(3)溶液颜色由橙色变为黄色说明Cr2O72-转化为CrO42-,反应的离子方程式为Cr2O72-+2OH-
2CrO42-+H2O,当pH增大时该平衡向右移动,溶液中Cr2O72-浓度减小、CrO42-离子浓度增大,所以颜色由橙色变为黄色;
(4)根据阳离子互换原则确定,利用钠离子交换树脂可除去滤液Ⅱ中的金属阳离子有Mg2+、Ca2+;
(5)流程中用SO2进行还原时,被氧化为SO42-,根据电子得失守恒、原子守恒和电荷守恒,可知发生反应的离子方程式为2CrO42-+3SO2+12H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42-+2OH-;
(6)①指示剂选择原则为颜色变化明显、Ksp略微大于Ksp(AgSCN),根据表中数据可知K2CrO4作为指示剂,答案选B;
②滴定终点现象是当滴入最后一滴标准液时,沉淀由白色变为砖红色,且半分钟内沉淀颜色不再改变。