Question

2．某研究性學習小組為了變廢為寶，擬采用鉛鉻黃法對某電鍍廠含鉻廢水進行處理，并生產(chǎn)出符合條件的鉛鉻黃（PbCrO₄）．設計實驗如下：

已知：a．該廠的廢水中主要含Cr³⁺，還有少量Cu²⁺和其它可溶性雜質(zhì)；
b．Cr（OH）₃不溶于水，具有兩性，pH=13時，發(fā)生反應：Cr（OH₃）+OH^-=[Cr（OH）₄]^-
回答下列問題：
（1）濾渣的成分是CuS（填化學式）；第②步加入Na₂CO₃溶液的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH，使Cr³⁺完全沉淀為Cr（OH）₃．
（2）第④步生成CrO₄^2-的離子方程式為2[Cr（OH）₄]^-+3H₂O₂+2OH^-=2CrO₄^2-+8H₂O．
（3）第⑤步加入NaOH的目的是為了提高鉛鉻黃的產(chǎn)率，請用化學平衡移動原理加以解釋：由于溶液中存在化學平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，當加入NaOH時，有利于平衡正向移動，故提高了鉛鉻黃的產(chǎn)率．
（4）測定鉛鉻黃純度：取mg鉛鉻黃樣品溶解，加足量KI將其還原為Cr³⁺，再用 c mol•L^-1 Na₂S₂O₃標準液滴定（反應：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI），消耗體積VmL．該滴定實驗中所需主要玻璃儀器有燒杯、滴定管、錐形瓶，測定標準液體積的儀器事先進行洗滌所用試劑依次為自來水、蒸餾水、標準液；此鉛鉻黃樣品的質(zhì)量分數(shù)w=$\frac{323cV}{3000m}$（用含c、m和V的式子表示）．

Answer 1

分析 含Cr³⁺、Cu²⁺廢水，加Na₂S，銅離子會生成CuS沉淀，過濾，濾渣為CuS，濾液中含有Cr³⁺，在濾液中加飽和的碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH，使Cr³⁺完全沉淀為Cr（OH）₃沉淀，過濾，濾渣中加氫氧化鈉溶液，再加適量的雙氧水，生成含有CrO₄^2-、Cr₂O₇^2-的溶液，然后加氫氧化鈉和硝酸鉛，生成鉛鉻黃，趁熱過濾，得到鉛鉻黃；
（1）根據(jù)流程分析判斷；溶液中加入Na₂CO₃可以消耗氫離子，調(diào)節(jié)pH；
（2）[Cr（OH）₄]^-與雙氧水反應生成CrO₄^2-；
（3）由于溶液中存在化學平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，根據(jù)平衡移動原理分析；
（4）滴定時用到的儀器有滴定管、錐形瓶、燒杯；根據(jù)洗滌儀器的操作分析；由2CrO₄^2-+6I^-+16H⁺=2Cr³⁺+3I₂+8H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在CrO₄^2-～3S₂O₃^2-，以此計算，再求出質(zhì)量和鉛鉻黃樣品的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：含Cr³⁺、Cu²⁺廢水，加Na₂S，銅離子會生成CuS沉淀，過濾，濾渣為CuS，濾液中含有Cr³⁺，在濾液中加飽和的碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH，使Cr³⁺完全沉淀為Cr（OH）₃沉淀，過濾，濾渣中加氫氧化鈉溶液，再加適量的雙氧水，生成含有CrO₄^2-、Cr₂O₇^2-的溶液，然后加氫氧化鈉和硝酸鉛，生成鉛鉻黃，趁熱過濾，得到鉛鉻黃；
（1）根據(jù)流程分析可知濾渣的成分是CuS；溶液中加入Na₂CO₃可以消耗氫離子，調(diào)節(jié)pH，使Cr³⁺完全沉淀為Cr（OH）₃；
故答案為：CuS；調(diào)節(jié)溶液的pH，使Cr³⁺完全沉淀為Cr（OH）₃；
（2）[Cr（OH）₄]^-與雙氧水反應生成CrO₄^2-和水，則第④步生成CrO₄^2-的離子方程式為2[Cr（OH）₄]^-+3H₂O₂+2OH^-=2CrO₄^2-+8H₂O；
故答案為：2[Cr（OH）₄]^-+3H₂O₂+2OH^-=2CrO₄^2-+8H₂O；
（3）由于溶液中存在化學平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，當加入NaOH時，氫氧化鈉消耗氫離子，有利于平衡正向移動，故提高了鉛鉻黃的產(chǎn)率；
故答案為：由于溶液中存在化學平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，當加入NaOH時，有利于平衡正向移動，故提高了鉛鉻黃的產(chǎn)率；
（4）溶解固體一般在燒杯中進行，滴定時標準溶液盛放在堿式滴定管中，待測溶液盛放在錐形瓶中，所以實驗中用到的儀器有滴定管、錐形瓶、燒杯；
測定標準液體積的儀器事先進行洗滌，洗滌的方法為先用自來水洗，再用蒸餾水洗最后用待裝溶液洗，則所用試劑依次為自來水、蒸餾水、標準液；
由2CrO₄^2-+6I^-+16H⁺=2Cr³⁺+3I₂+8H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，
存在：CrO₄^2-～3S₂O₃^2-，
      1             3
      n          c mol•L^-1×V×10^-3L
則n=$\frac{1}{3}$×c mol•L^-1×V×10^-3L，
則m（PbCrO₄）=nM=$\frac{1}{3}$×c mol•L^-1×V×10^-3L×323g/mol，
所以鉛鉻黃樣品的質(zhì)量分數(shù)w=$\frac{\frac{1}{3}×cmol•{L}^{-1}×V×1{0}^{-3}L×323g/mol}{mg}$=$\frac{323cV}{3000m}$；
故答案為：滴定管、錐形瓶；自來水、蒸餾水、標準液；$\frac{323cV}{3000m}$．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，把握制備流程中混合物分離提純、除雜及發(fā)生的反應為解答的關鍵，側(cè)重分析能力、實驗能力、推斷及計算能力的綜合考查，題目難度中等．