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。某工厂对制革工业污泥中Cr(III)的处理工艺如下：其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其

题文

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。某工厂对制革工业污泥中Cr(III)的处理工艺如下：



其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr³⁺，其次是Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺。
（1）实验室用18.4 mol·L^―1的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L^―1的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和胶头滴管外，还需                      。
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有                                、
                                     。(写出两个措施)
（3）H₂O₂的作用是将滤液Ⅰ中的Cr³⁺转化为Cr₂O₇^2―，写出此反应的离子方程式：
                                      。      
（4）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
8
9（＞9溶解）
 
加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr₂O₇^2―转化为CrO₄^2―。滤液Ⅱ中阳离子主要有     ；但溶液的pH不能超过8，其理由是              。
（5）钠离子交换树脂的反应原理为：Mⁿ⁺＋nNaR→MR_n＋nNa⁺，利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是                  。
（6）写出上述流程中用SO₂进行还原的化学方程式                          。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）250mL容量瓶（1分）、量筒（1分）
（2）升高反应温度、增大固体颗粒的表面积、加快搅拌速度等（3点中答到2点即给2分）
（3）2Cr³⁺ + 3H₂O₂ + H₂O ＝  Cr₂O₇^2—+ 8H⁺（2分）
（4）Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺（2分）
pH超过8会使部分Al(OH)₃溶解生成AlO₂^－，最终影响Cr(III)回收与再利用（2分）
（5）Ca²⁺、Mg²⁺（2分）
（6）3SO₂ + 2Na₂CrO₄ + 12H₂O ＝ 2CrOH(H₂O)₅SO₄↓+ Na₂SO₄ + 2NaOH （2分，
或3SO₂ + 2CrO₄^2－ + 12H₂O ＝ 2CrOH(H₂O)₅SO₄↓+ SO₄^2－ + 2OH^－）

解析

（1）考查物质的量浓度的配制。根据所给的仪器可知，好缺少250ml容量瓶和量筒。
（2）考查外界条件对反应速率的影响。可从温度，浓度和接触面积等角度进行考虑。
（3）考查氧化还原反应方程式的配平，依据得失电子守恒进行配平。
（4）根据沉淀时的pH值可以判断，当pH＝8时，溶液中的Fe³⁺、Al³⁺已经以氢氧化物沉淀的形成析出，溶液中的阳离子主要还有Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺。因为pH太高，会溶解氢氧化铝沉淀，影响其后续实验的分离和提纯。
（5）根据钠离子交换树脂的反应原理可知，滤液中的Ca²⁺、Mg²⁺将被交换而除去。
（6）根据物质反应前后的变化可知二氧化硫是用来还原溶液中的CrO₄^2―，其还原产物是CrOH(H₂O)₅SO₄，然后根据得失电子守恒配平即可。

考点

据考高分专家说，试题“利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等.....”主要考查你对 [离子共存 ]考点的理解。

离子共存

离子共存：

所谓离子共存实质上就是看离子间是否发生反应。若离子在溶液中发生反应，就不能共存。

因能发生氧化还原反应而不共存的离子有：
（注：“√”表示能发生反应，“×”表示不能发生反应）

S^2-

SO₃^2-

I^-

Fe²⁺

Br^-

Cl^-(H⁺)

MnO₄^-

√

√

√

√

√

√

ClO^-

√

√

√

√

√

√

NO₃^-(H⁺)

√

√

√

√

√

×

Fe³⁺

√

√

√

×

×

×

因能发生复分解反应而不共存的离子有：

• 离子间相互结合生成难溶物或微溶物
  Ba²⁺、Ca²⁺CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-Ag⁺CO₃^2-、SO₃^2-、Cl^-
• 离子间相互结合生成气体或挥发性物质
  H⁺CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-、HSO₃^-、S^2-、HS^-OH^-NH₄⁺
• 离子间相互结合生成弱电解质
  H⁺ CO₃^2-、SO₃^2-、S^2-、CH₃COO^-、F^-弱酸OH^-NH₄⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺弱碱H⁺水

因能发生双水解的离子有：

Al³⁺CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-、HSO₃^-、S₂^-、HS^-、AlO₂^-、ClO^-Fe³⁺CO₃^2-、HCO₃^-、AlO₂^-、ClO^-NH₄⁺SiO₃^2-、AlO₂^-

因发生络合反应而不共存的离子有：

Fe³⁺ SCN^-Ag⁺、Cu²⁺NH₃·H₂O

null

null

null

判断离子是否共存的几种情况：

（1）发生复分解反应，离子不能大量共存。
①有气体产生    如CO₃^2-、SO₃^2-、S^2-、HCO₃^-、HSO₃^-、HS^-等易挥发的弱酸的酸根与H⁺不能大量共存。
②有沉淀生成    如Ba²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ag⁺等不能与SO₄^2-、CO₃^2-等大量共存；
                            Mg²⁺、Fe²⁺、Ag⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺等不能与OH^-大量共存；
                            Pb²⁺与Cl^-，Fe²⁺与S^2-、Ca²⁺与PO₄^3-、Ag⁺与I^-不能大量共存。
③有弱电解质生成   如OH^-、CH₃COO^-、PO₄^3-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-、F^-、ClO^-、AlO₂^-、SiO₃^2-、CN^-、C₁₇H₃₅COO^-与H⁺不能大量共存；
                                   一些酸式弱酸根如HCO₃^-、HPO₄^2-、HS^-、H₂PO₄^-、HSO₃^-不能与OH^-大量共存；
                                    NH₄⁺与OH^-不能大量共存。
（2）发生氧化还原反应，离子不能大量共存
①具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存    如S^2-、HS^-、SO₃^2-、I^-和Fe³⁺不能大量共存。
②在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存    如MnO₄^-、Cr₂O₇^-、NO₃^-、ClO^-与S^2-、HS^-、SO₃^2-、HSO₃^-、I^-、Fe²⁺等不能大量共存；
    SO₃^2-和S^2-在碱性条件下可以共存，但在酸性条件下由于发生2S^2-+SO₃^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O不能共存 ；H⁺与S₂O₃^2-不能大量共存。
（3）能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存（双水解）
例：Al³⁺和HCO₃^-、CO₃^2-、HS^-、S^2-、AlO₂^-、ClO^-等；Fe³⁺与CO₃^2-、HCO₃^-、AlO₂^-、ClO^-等不能大量共存。
（4）溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存。
如Fe²⁺、Fe³⁺与SCN^-不能大量共存。
主要题目要求的限定：
（1）酸性溶液（H⁺）、碱性溶液（OH^-）、能在加入铝粉后放出可燃气体的溶液、由水电离出的H⁺或OH^-=1×10^-10mol/L的溶液等。
（2）溶液的颜色：有色离子MnO₄^-（紫色）、Fe³⁺（棕黄）、Fe²⁺（浅绿）、Cu²⁺（蓝）、Fe(SCN)₂⁺（红）、Fe(SCN)₆^3-（血红）。
（3）要求“大量共存”还是“不能大量共存”。