鈾（U）可用作核燃料。核廢料中+6價的[U（Ⅵ）]可以通過以下兩種方法處理。
（1）電化學還原法。U（Ⅵ）還原為U（Ⅳ）的電化學裝置如圖所示。

陰極上發(fā)生反應：

UO

2

+

2

+4H⁺+2e^-═U⁴⁺+2H₂O、

NO

-

3

+3H⁺+2e^-═HNO₂+H₂O
陰極區(qū)溶液中發(fā)生反應：2HNO₂+U⁴⁺═

UO

2

+

2

+2NO↑+2H⁺、2HNO₂+N₂

H

+

5

═N₂O↑+N₂↑+3H₂O+H⁺
①反應2HNO₂+N₂

H

+

5

═N₂O↑+N₂↑+3H₂O+H⁺，每生成0.1molN₂轉(zhuǎn)移電子

0.4

0.4

mol。
②陰極區(qū)溶液中加入N₂H₅NO₃的目的是

消耗反應中生成的HNO₂，防止HNO₂與U⁴⁺反應

消耗反應中生成的HNO₂，防止HNO₂與U⁴⁺反應

。
③以恒定電流進行電解，測得陰極區(qū)溶液中部分離子的物質(zhì)的量濃度隨時間變化如圖所示。

?。?～100min,電路中每轉(zhuǎn)移1mole^-，陰極區(qū)H⁺減少

1

1

mol。
ⅱ．100～200min,c（H⁺）下降速率低于100min前，原因是

100min后

NO

-

3

參與電極反應，根據(jù)題干所給的陰極上的兩個電極反應可知，相同時間內(nèi)，轉(zhuǎn)移等量電子時，

NO

-

3

比

UO

2

+

2

消耗的H⁺更少，且生成的HNO₂與N₂

H

+

5

反應有H⁺生成，故100～200min

100min后

NO

-

3

參與電極反應，根據(jù)題干所給的陰極上的兩個電極反應可知，相同時間內(nèi)，轉(zhuǎn)移等量電子時，

NO

-

3

比

UO

2

+

2

消耗的H⁺更少，且生成的HNO₂與N₂

H

+

5

反應有H⁺生成，故100～200min

。
（2）吸附-沉淀法。氟磷灰石[Ca₁₀（PO₄）₆F₂]可吸附溶液中的U（Ⅵ）并形成Ca（UO₂）₂（PO₄）₂沉淀。
①900℃條件下，煅燒CaF₂、Ca（OH）₂和Ca₂P₂O₇混合物，可制得吸附劑氟磷灰石。該反應的化學方程式為

CaF₂+3Ca（OH）₂+3Ca₂P₂O₇

900

℃

Ca₁₀（PO₄）₆F₂+3H₂O

CaF₂+3Ca（OH）₂+3Ca₂P₂O₇

900

℃

Ca₁₀（PO₄）₆F₂+3H₂O

。
②U（Ⅵ）的微粒越小，氟磷灰石吸附沉淀的效果越好，溶液的pH會影響氟磷灰石表面所帶電荷。pH=2.5氟磷灰石表面不帶電，pH＜2.5氟磷灰石表面帶正電，pH＞2.5氟磷灰石表面帶負電，U（Ⅵ）在不同pH的酸性溶液中的主要物種分布分數(shù)（平衡時某物種的濃度占各物種濃度之和的分數(shù)）如圖甲所示。不同pH溶液中，吸附達到平衡時單位質(zhì)量氟磷灰石吸附U（Ⅵ）的質(zhì)量如圖乙所示。
pH=3時氟磷灰石的平衡吸附量高于pH=2和pH=4時的平衡吸附量，原因分別是

pH=2時，氟磷灰石表面帶正電，pH=3時，氟磷灰石表面帶負電，帶負電氟磷灰石更易吸附溶液中帶正電的

UO

2

+

2

；pH=4時，溶液中U（VI）以

UO

2

+

2

、（UO₂）₃（OH）₅⁺、（UO₂）₂（OH）₂²⁺三種形式存在，后兩種粒子半徑較大，不易被帶負電的氟磷灰石吸附

pH=2時，氟磷灰石表面帶正電，pH=3時，氟磷灰石表面帶負電，帶負電氟磷灰石更易吸附溶液中帶正電的

UO

2

+

2

；pH=4時，溶液中U（VI）以

UO

2

+

2

、（UO₂）₃（OH）₅⁺、（UO₂）₂（OH）₂²⁺三種形式存在，后兩種粒子半徑較大，不易被帶負電的氟磷灰石吸附

。