Question

【題目】含重金屬離子(如鉻、錳、鉛等)廢水的常見治理方法有化學(xué)還原法、化學(xué)氧化法、吸附法等工藝.

（1）化學(xué)還原法除Cr2O72-：取含Cr2O72-的模擬水樣，分別在不同pH條件下，向每個(gè)水樣中分別加一定量的FeSO4、NaHSO3，攪拌，充分反應(yīng)，然后滴加Ca(OH)2懸濁液，靜置沉淀，測定鉻去除率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

①在酸性條件下，NaHSO3使Cr2O72-還原成為Cr3+，請寫出NaHSO3與Cr2O72-反應(yīng)的離子方程式：_____________

②pH>8時(shí)，亞鐵鹽對(duì)+6價(jià)Cr的去除效果反而下降，可能的原因是__________

③分析比較亞鐵鹽和亞硫酸鹽去除+6價(jià)Cr的效果。

Ⅰ.亞鐵鹽在中性和堿性條件下，對(duì)+6價(jià)Cr的去除效果優(yōu)于酸性條件下的去除效果，亞硫酸鹽則相反；Ⅱ.____________。

（2）化學(xué)氧化法除Mn2+：

①相同條件下，按Ⅰ、Ⅱ兩種方案氧化除去水樣中Mn2+，測定不同pH，相同反應(yīng)時(shí)間的c(Mn2+)，結(jié)果如圖2所示，產(chǎn)生該差異的可能原因是__________

②氧化實(shí)驗(yàn)中除Mn2+的最佳條件為_________

(3)石墨烯吸附法除Pb2+：不同的pH會(huì)使石墨烯吸附劑表面帶上不同的電荷，圖3為pH對(duì)Pb2+吸附率的影響，發(fā)生如圖變化的原因是______________

Answer 1

【答案】 3HSO3-+Cr2O72-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O pH>8時(shí)，F(xiàn)e2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)2，而Fe(OH)2易被空氣中O2氧化 中性和堿性條件下，亞鐵鹽對(duì)+6價(jià)Cr的去除效果明顯優(yōu)于亞硫酸氫鹽的去除效果，在酸性條件下則相反 MnO2對(duì)Mn2+的氧化有催化作用 MnO2作催化劑，pH控制在9左右 隨pH值增大，吸附劑表面吸附的OH-越多，帶負(fù)電荷越多，有利于吸附帶正電荷的Pb2+

【解析】（1）①亞硫酸氫根離子將Cr2O72-還原為Cr3+，本身被氧化為硫酸根離子，反應(yīng)再酸性條件下進(jìn)行，所以可以在反應(yīng)物中添加氫離子，方程式為：3HSO3- + Cr2O72- + 5H+ = 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O。

②當(dāng)溶液的堿性較強(qiáng)的時(shí)候，Fe2+會(huì)轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鐵沉淀，而該沉淀極易被氧氣氧化為氫氧化鐵，從而降低了對(duì)+6價(jià)Cr的還原。

③從圖中可以得到兩種試劑在處理水樣的時(shí)候，pH的影響不同，酸性條件下，亞硫酸氫鈉的處理效果較好，中性和弱堿性條件下，硫酸亞鐵處理的效果較好。

（2）①從圖中明顯得到，實(shí)驗(yàn)Ⅱ的氧化效果好很多，考慮到實(shí)驗(yàn)是測定不同pH，相同反應(yīng)時(shí)間的c(Mn2+)，說明實(shí)驗(yàn)Ⅱ的速率快很多，所以加入的MnO2對(duì)于Mn2+的氧化起到了催化作用。

②綜合兩條曲線，最佳條件為：二氧化錳催化，控制pH約為9。

（3）pH越高，溶液中的氫氧根離子的濃度越大，石墨烯表面會(huì)帶有更多的負(fù)電荷，有利于吸附帶有正電荷的鉛離子。