Question

【题目】利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革 污泥中Cr（III）的处理工艺流程如下。

已知：①硫酸浸取后溶液中的金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+；

②CrOH（H2O）5SO4难溶于水。

（1）浓H2O2溶液的作用是将滤液I中的Cr3+转化为Cr2O72-，写出此反应的离子方程式:____________。

（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+
开始沉淀时的pH	2.7	-	-	-
沉淀完全时的pH	3.7	11.1	5.2	5.6

加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72-转化为Cr2O42-，其离子方程式为______________________。此步骤中滤液的pH调至8，通过沉淀除去的金属离子为___________；此步骤中没有继续调高将Mg2+除去，理由是______________________。

（3）钠离子交换树脂的反应原理为Mn++nNaR→MRn+nNa+，利用该方法主要除去的滤液II中的Mg2+， 若测得滤液II通过钠离子交换柱后溶液中c（Na+）为amol/L，则滤液II中c（Mg2+）为___________。

（4）写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的离子方程式：_________________________________。

Answer 1

【答案】3H2O2+ H2O +2Cr3+==Cr2O72-+ 8H+ Cr2O72-+ 2OH- == 2CrO42-+ H2O Fe3+，Al3+ 防止碱性太强，铝离子转变为偏铝酸根离子 a/2 SO2+2CrO42-+12H2O==SO42-+ CrOH（H2O）SO4+ 2OH-

【解析】

含铬污泥预处理后，用硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋，加入过氧化氢氧化铬离子为高价态，加入氢氧化钠溶液调节溶液PH=8使其他离子沉淀，过滤得到滤液用钠离子交换树脂交换镁离子和钙离子，得到 溶液中通入二氧化硫还原得到Cr(OH)(H2O)5SO4。

(1)Cr3＋转化为Cr2O72－，Cr的化合价从＋3升高到＋6，H2O2中O的化合价降低，根据得失电子守恒和原子守恒，写出化学方程式3H2O2+ H2O +2Cr3+=Cr2O72-+ 8H+；

(2)加入OH－后，Cr2O72－转化为CrO42－化合价没有变化，根据电荷守恒和原子守恒，可得离子方程式Cr2O72-+ 2OH- = 2CrO42-+ H2O。根据表格中所给的信息，pH=8时，Fe3＋、Al3＋完全沉淀，溶液中Cr是以6价Cr的形式存在，所以没有Cr3＋形成的沉淀。pH=8时，沉淀中有Fe(OH)3和Al(OH)3，要使Mg2＋沉淀，pH继续提高，但是Al(OH)3是两性氢氧化物，Al(OH)3会溶于过量的碱，所以碱性不能太强，防止碱性太强，铝离子转变为偏铝酸根离子；

(3)根据反应原理为Mn++nNaR→MRn+nNa+，交换过程遵循电荷守恒，将Mg2＋带入，Mg2＋＋2NaR→MR2＋2Na＋，Mg2＋和Na＋的比例为1：2。可以知道若交换后，c(Na+)为amol/L，则交换前，c(Mg2＋)=a/2mol·L－1；

(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，水溶液中生成氢氧化钠溶液和硫酸反应生成硫酸钠，依据原子守恒分析书写配平；3SO2+2Na2CrO4+12H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH。