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铬及其化合物在工业上有许多用途,但化工废料铬渣对人体健康有很大危害,以制革工也产生的含铬污泥为原料,回收污泥中三价铬的工艺流程图如图所示(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+
题目详情
铬及其化合物在工业上有许多用途,但化工废料铬渣对人体健康有很大危害,以制革工也产生的含铬污泥为原料,回收污泥中三价铬的工艺流程图如图所示(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+)
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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:
回答下列问题:
(1)能提高浸取时三价铬的浸取率的措施有___(填字母)
A.将含铬污泥粉碎并适当延长浸取时间
B.升高温度并不断搅拌
C.多次浸取,合并浸取液
D.缩短浸取时间
(2)氧化过程中加入H2O2,除了把Cr3+氧化为Cr2O72-外,另一个作用时___(用离子方程式表示).
(3)过滤Ⅱ产生的沉淀是___(填化学式).
(4)钠离子交换树脂的原理为:Mn++nNaR═MRn+nNa+,被交换的杂质离子是___(填离子符号).
(5)每生成1molCr(OH)(H2O)5SO4,消耗SO2物的质量为___.
(6)工业上可用电解法处理含Cr2O72-的酸性废水,具体方法是将含Cr2O72-的酸性废水放入电解槽内,加入适量的NaCl,以铁和石墨为电极进行电解.经过一段时间后,生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去.
①铁电极与直流电源___(填“正极”或“负极”)相连,加入适量NaCl的目的是___;
②若电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13mol•L-1,则溶液中c(Cr3+)为___(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp=[Cr(OH)3]=6.0×10-31)
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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+ | Cr3+ |
开始沉淀时的pH | 2.7 | 7.0 | - | - | - |
沉淀完全是的pH | 3.7 | 9.0 | 11.1 | 8 | 9(>9溶解) |
(1)能提高浸取时三价铬的浸取率的措施有___(填字母)
A.将含铬污泥粉碎并适当延长浸取时间
B.升高温度并不断搅拌
C.多次浸取,合并浸取液
D.缩短浸取时间
(2)氧化过程中加入H2O2,除了把Cr3+氧化为Cr2O72-外,另一个作用时___(用离子方程式表示).
(3)过滤Ⅱ产生的沉淀是___(填化学式).
(4)钠离子交换树脂的原理为:Mn++nNaR═MRn+nNa+,被交换的杂质离子是___(填离子符号).
(5)每生成1molCr(OH)(H2O)5SO4,消耗SO2物的质量为___.
(6)工业上可用电解法处理含Cr2O72-的酸性废水,具体方法是将含Cr2O72-的酸性废水放入电解槽内,加入适量的NaCl,以铁和石墨为电极进行电解.经过一段时间后,生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去.
①铁电极与直流电源___(填“正极”或“负极”)相连,加入适量NaCl的目的是___;
②若电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13mol•L-1,则溶液中c(Cr3+)为___(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp=[Cr(OH)3]=6.0×10-31)
▼优质解答
答案和解析
含铬污泥酸浸后滤去不溶物,滤液中加入过氧化氢,由(2)可知过氧化氢将Cr3+氧化为Cr2O72-,此外将Fe2+氧化为Fe3+,再加入NaOH调节pH=4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,过滤除去,滤液经过钠离子交换树脂后,被二氧化硫还原得到CrOH(H2O)5SO4,则钠离子交换膜除去溶液中Al3+、Ca2+、Mg2+,
(1)酸浸是溶解物质为了提高浸取率,可以将污泥粉碎、进行搅拌,以增大接触面积,可以延长浸取时间,可以升高温度,也可以过滤后再向滤渣中加入硫酸,进行多次浸取,合并浸取液,
故答案为:ABC;
(2)另外作用是将Fe2+氧化为Fe3+,反应离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(3)由上述分析可知,过滤Ⅱ产生的沉淀为Fe(OH)3,故答案为:Fe(OH)3;
(4)钠离子交换膜除去溶液中Al3+、Ca2+、Mg2+,故被交换的离子为:Al3+、Ca2+、Mg2+,故答案为:Al3+、Ca2+、Mg2+;
(5)反应中Cr元素化合价由+6价降低为+3价,S元素由+4价升高为+6价,根据电子转移守恒,消耗SO2物的质量为
=1.5mol,故答案为:1.5mol;
(6)①Fe为阳极,发生反应:Fe-2e-=Fe2+,得到还原性的Fe2+离子将还原Cr2O72-还原为Cr3+,阴极发生反应:2H++2e-=H2↑,溶液中氢离子浓度减小,溶液pH增大,Cr3+、Fe3+转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去,铁电极与直流电源正极相连,加入适量NaCl的目的是增大溶液导电能力,
故答案为:正极;增大溶液导电能力;
②Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=2.0×10-13×c3(OH-)=4.0×10-38,而Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)×c3(OH-)=6.0×10-31,联立解得:c(Cr3+)=3.0×10-6mol/L,
故答案为:3.0×10-6mol/L.
(1)酸浸是溶解物质为了提高浸取率,可以将污泥粉碎、进行搅拌,以增大接触面积,可以延长浸取时间,可以升高温度,也可以过滤后再向滤渣中加入硫酸,进行多次浸取,合并浸取液,
故答案为:ABC;
(2)另外作用是将Fe2+氧化为Fe3+,反应离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(3)由上述分析可知,过滤Ⅱ产生的沉淀为Fe(OH)3,故答案为:Fe(OH)3;
(4)钠离子交换膜除去溶液中Al3+、Ca2+、Mg2+,故被交换的离子为:Al3+、Ca2+、Mg2+,故答案为:Al3+、Ca2+、Mg2+;
(5)反应中Cr元素化合价由+6价降低为+3价,S元素由+4价升高为+6价,根据电子转移守恒,消耗SO2物的质量为
1mol×(6-3) |
6-4 |
(6)①Fe为阳极,发生反应:Fe-2e-=Fe2+,得到还原性的Fe2+离子将还原Cr2O72-还原为Cr3+,阴极发生反应:2H++2e-=H2↑,溶液中氢离子浓度减小,溶液pH增大,Cr3+、Fe3+转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去,铁电极与直流电源正极相连,加入适量NaCl的目的是增大溶液导电能力,
故答案为:正极;增大溶液导电能力;
②Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=2.0×10-13×c3(OH-)=4.0×10-38,而Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)×c3(OH-)=6.0×10-31,联立解得:c(Cr3+)=3.0×10-6mol/L,
故答案为:3.0×10-6mol/L.
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