Question

【題目】資源的高效利用對保護環境、促進經濟持續健康發展具有重要作用。某工廠以酸性工業廢水（含H+、Al3+、Mg2+、Cr2O72—、SO42—）以及硫酸廠廢氣(SO2)為原料提取鉻的工藝流程如下：

有關數據如下表所示。

化合物	Mg(OH)2	Al(OH)3	Cr(OH)3
完全沉淀的pH	10.5	4.3	5.3
開始溶解的pH	—	7.8	9.2
Ksp近似值	5.6×10-12	1.3×10-33	6.3×10-31

請回答下列問題：

（1）步驟①中發生主要反應的離子方程式為__________________________。

（2）步驟②中加入適量Al2O3的目的是__________________________。

（3）為了達到實驗目的，步驟③中加入NaOH溶液，應調節溶液的pH范圍為_________。

（4）步驟⑥向濾液B中通入過量CO2，反應的離子方程式為__________________________。

（5）工業上也常采用下列裝置，利用電解法處理含鉻廢水。

①在電解過程中陽極區pH增大的原因是_______________________。

②理論上每處理含1 mol K2Cr2O7的廢水，陰極區得到的氣體體積為_________（標準狀況）L。

Answer 1

【答案】Cr2O72—+3SO2+2H+=2 Cr3++3SO42—+H2O 調節溶液的pH，使Cr3+、Al3+形成沉淀而與Mg2+分離 7.8≤pH＜9.2 AlO2—+CO2+2 H2O=Al（OH）3↓+HCO3— Fe2+與發生反應消耗H+，同時H+通過質子交換膜遷移到陰極區 134.4

【解析】

（1）步驟①中，SO2有還原性，Cr2O72—在酸性條件下具有強氧化性，二者發生氧化還原反應。

（2）根據題中表格數據，步驟②中加入適量Al2O3的目的是：調節溶液的pH，使Cr3+、Al3+形成沉淀而與Mg2+分離。

（3）步驟③中的濾渣A為：Al(OH)3和Cr(OH)3，加入NaOH溶液使氫氧化鋁溶解。

（4）步驟⑥向濾液B中通入過量CO2，濾液B為偏鋁酸鈉溶液，偏鋁酸鈉溶液和過量CO2反應生成Al（OH）3和碳酸氫鈉。

（5）①右側鐵板為陽極，鐵放電生成亞鐵離子，亞鐵離子被溶液中Cr2O72-氧化，發應生成Cr3+和Fe3+。

②陰極氫離子放電生成氫氣，2H++2e-=H2↑，陽極反應為：Fe-2e-= Fe2+。

（1）步驟①中，SO2有還原性，Cr2O72—在酸性條件下具有強氧化性，故發生主要反應的離子方程式為：Cr2O72—+3SO2+2H+=2 Cr3++3SO42—+H2O，故答案為：Cr2O72—+3SO2+2H+=2 Cr3++3SO42—+H2O。

（2）根據題中表格數據，步驟②中加入適量Al2O3的目的是：調節溶液的pH，使Cr3+、Al3+形成沉淀而與Mg2+分離，故答案為：調節溶液的pH，使Cr3+、Al3+形成沉淀而與Mg2+分離。

（3）步驟③中的濾渣A為：Al(OH)3和Cr(OH)3，加入NaOH溶液使氫氧化鋁溶解，故調節溶液的pH范圍為：7.8≤pH＜9.2，故答案為：7.8≤pH＜9.2。

（4）步驟⑥向濾液B中通入過量CO2，濾液B為偏鋁酸鈉溶液，偏鋁酸鈉溶液和過量CO2反應生成Al（OH）3和碳酸氫鈉，反應的離子方程式為：AlO2—+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3—，故答案為：AlO2—+CO2+2 H2O=Al（OH）3↓+HCO3—。

（5）①右側鐵板為陽極，鐵放電生成亞鐵離子，亞鐵離子被溶液中Cr2O72-氧化，發應生成Cr3+和Fe3+，反應的離子方程式：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，故在電解過程中陽極區pH增大的原因是：Fe2+與發生反應消耗H+，同時H+通過質子交換膜遷移到陰極區，故答案為：Fe2+與發生反應消耗H+，同時H+通過質子交換膜遷移到陰極區。

②陰極氫離子放電生成氫氣，2H++2e-=H2↑，陽極反應為：Fe-2e-= Fe2+，根據此反應Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，可知1 molK2Cr2O7和6molFe2+反應，所以陽極每生成6molFe2+，失去12mol電子，根據得失電子守恒可知：陰極區生成氫氣為6mol，標況下氫氣的體積為：134.4L，故答案為：134.4。