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。

问题填空题

(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

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)。

答案

（15分）

(一)2Al＋OH^－＋NO₂^-＋2H₂O===2AlO₂^-＋NH₃·H₂O

(二)(1)升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可，其他合理答案也可)

(2)Fe³^＋、Al³^＋　(3)Mg²^＋、Ca²^＋　(4)1　3　11　2　1　1.5mol

(三)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

题目分析：(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，说明氮的还原产物为NH₃, 除去NO₂^-的离子方程式为：2Al＋OH^－＋NO₂^-＋2H₂O===2AlO₂^-＋NH₃·H₂O，答案为：2Al＋OH^－＋NO₂^-＋2H₂O===2AlO₂^-＋NH₃·H₂O；

(二)(1) 酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施可以从温度、浓度、时间、改变反应物粒子大小等角度去答。答案为：升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可，其他合理答案也可)；

⑵从表中看出，pH小于8时Fe³^＋（3.2）、Al³^＋（8）均沉淀完全，答案：Fe³^＋、Al3^＋；

⑶Fe³^＋、Al3^＋已经沉淀，溶液中还有Ca²^＋、Mg²^＋，用离子交换树脂除去，答案：Ca²^＋、Mg²^＋；

⑷用化合价升降法或电子守恒配平方程式： 1 Na₂Cr₂O₇＋ 3 SO₂＋ 11 H₂O = 2 Cr(OH)(H₂O)₅SO₄＋ 1 Na₂SO₄，由方程式每生成1mol Cr(OH)(H₂O)₅SO₄消耗SO₂的物质的量为1.5mol,答案：1　3　11　2　1　1.5mol

(三)Fe²^＋在PH=9.0时才沉淀完全，而此时Cu²^＋已经沉淀，所以要能Cl₂将Fe²^＋氧化成Fe³^＋ ,然后加CuO或Cu (OH)₂或Cu₂(OH)₂CO₃调节PH至3.2～4.7。答案：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。³^＋等常见离子的性质和除杂等基础知识，中等难度。