Question

電鍍含鉻廢水的處理方法較多．
Ⅰ．某工業廢水中主要含有Cr³⁺，同時還含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺等，且酸性較強．為回收利用，通常采用如下流程處理：

已知：
（1）Cr（OH）₃NaCrO₂Na₂CrO₄Na₂Cr₂O₇
（2）Cu（OH）₂能溶于氨水：Cu（OH）₂+4NH₃?H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O
請回答：（1）操作Ⅰ的名稱______，上述操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相同，進行該實驗操作所需要的主要玻璃儀器除燒杯、漏斗外，還有______．
（2）濾渣Ⅰ的主要成分為______（寫化學式），試劑乙的名稱______．
（3）加入試劑甲的目的______．
（4）廢水處理流程中生成濾渣Ⅲ的離子方程式_：______．
Ⅱ．酸性條件下，六價鉻主要以Cr₂O₇^2-形式存在．工業上用以下方法處理處理含Cr₂O₇^2-的廢水：①往廢水中加入適量的NaCl，攪拌均勻；②用Fe為電極進行電解，經過一段時間，最后有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀產生；③過濾回收沉淀，廢水達到排放標準．
（5）電解時能否用Cu電極來代替Fe電極？______（填“能”或“不能”），理由是______．
（6）已知某含Cr₂O₇^2-的酸性工業廢水中鉻元素的含量為104.5mg/L，處理后鉻元素最高允許排放濃度為0.5mg/L．處理該廢水1000m³并達到排放標準，至少消耗鐵的質量為______kg．

Answer 1

解：（1）由操作流程圖可知，操作Ⅰ是分離難溶性固體和液體的方法，故該操作名稱為：過濾；操作I、II、III均是過濾的過程，過濾實驗操作所需要的主要玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒，故答案為：過濾；玻璃棒；
（2）向含有Cr³+、Cu²⁺、Fe³⁺和Al³⁺的溶液中加入過量的氫氧化鈉，生成的沉淀即濾渣Ⅰ有氫氧化銅和氫氧化鐵，濾液是根據題意信息Cu（OH）₂+4NH₃?H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，所以試劑乙可以將氫氧化銅沉淀溶解掉，應為氨水，
故答案為：Cu（OH）₂、Fe（OH）₃；氨水；
（3）在電鍍鉻的工業廢水中主要含有Cr³+，同時還含有少量的Cu²⁺、Fe²⁺ Fe³⁺和Al³⁺等，加入試劑甲以后廢水的成分含有Cr³+、Cu²⁺、Fe³⁺和Al³⁺，由此可見試劑甲將亞鐵離子氧化為三價鐵離子，故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（4）向四羥基合鋁酸根中通入過量二氧化碳會生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，即2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃，
故答案為：2H₂O+A1O₂^-+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（5）用Fe為電極進行電解生成Fe²⁺，作為還原劑還原Cr₂O₇^2-，而銅電極作陽極生成Cu²⁺不能還原Cr₂O₇^2-，故不用Cu電極來代替Fe電極，故答案為：不能；因陽極產生的Cu²⁺不能使Cr₂O₇^2-還原到低價態；
（6）m（Cr）=1000×1000×（104.5-0.5）=1.04×10⁸mg=1.04×10⁵g
則Cr的物質的量是2×10³mol，設Fe為xmol．
14H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
6 2
x 2×10³mol
則= 解得x=6×10³mol，所以m（Fe）=n?M=336×10³g=336kg，故答案為：336．
分析：（1）由操作流程圖可知，操作Ⅰ是分離難溶性固體和液體的方法；
（2）根據氫氧化鈉和各個離子之間的反應來確定產物，試劑乙可以將氫氧化銅沉淀溶解掉；
（3）根據溶液中離子種類的變化來分析；
（4）向四羥基合鋁酸根中通入過量二氧化碳會生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉；
（5）用Fe為電極進行電解生成Fe²⁺，作為還原劑還原Cr₂O₇^2-；
（6）根據反應方程式計算．
點評：本題是一道綜合知識題目，涉及實驗操作，氧化還原反應，電解池等，考查學生分析和解決問題的能力，難度較大．