铀（U）可用作核燃料。核废料中+6价的[U（Ⅵ）]可以通过以下两种方法处理。
（1）电化学还原法。U（Ⅵ）还原为U（Ⅳ）的电化学装置如图所示。

阴极上发生反应：

UO

2

+

2

+4H⁺+2e^-═U⁴⁺+2H₂O、

NO

-

3

+3H⁺+2e^-═HNO₂+H₂O
阴极区溶液中发生反应：2HNO₂+U⁴⁺═

UO

2

+

2

+2NO↑+2H⁺、2HNO₂+N₂

H

+

5

═N₂O↑+N₂↑+3H₂O+H⁺
①反应2HNO₂+N₂

H

+

5

═N₂O↑+N₂↑+3H₂O+H⁺，每生成0.1molN₂转移电子

0.4

0.4

mol。
②阴极区溶液中加入N₂H₅NO₃的目的是

消耗反应中生成的HNO₂，防止HNO₂与U⁴⁺反应

消耗反应中生成的HNO₂，防止HNO₂与U⁴⁺反应

。
③以恒定电流进行电解，测得阴极区溶液中部分离子的物质的量浓度随时间变化如图所示。

ⅰ．0～100min,电路中每转移1mole^-，阴极区H⁺减少

1

1

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

100min后

NO

-

3

参与电极反应，根据题干所给的阴极上的两个电极反应可知，相同时间内，转移等量电子时，

NO

-

3

比

UO

2

+

2

消耗的H⁺更少，且生成的HNO₂与N₂

H

+

5

反应有H⁺生成，故100～200min

100min后

NO

-

3

参与电极反应，根据题干所给的阴极上的两个电极反应可知，相同时间内，转移等量电子时，

NO

-

3

比

UO

2

+

2

消耗的H⁺更少，且生成的HNO₂与N₂

H

+

5

反应有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℃条件下，煅烧CaF₂、Ca（OH）₂和Ca₂P₂O₇混合物，可制得吸附剂氟磷灰石。该反应的化学方程式为

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会影响氟磷灰石表面所带电荷。pH=2.5氟磷灰石表面不带电，pH＜2.5氟磷灰石表面带正电，pH＞2.5氟磷灰石表面带负电，U（Ⅵ）在不同pH的酸性溶液中的主要物种分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）如图甲所示。不同pH溶液中，吸附达到平衡时单位质量氟磷灰石吸附U（Ⅵ）的质量如图乙所示。
pH=3时氟磷灰石的平衡吸附量高于pH=2和pH=4时的平衡吸附量，原因分别是

pH=2时，氟磷灰石表面带正电，pH=3时，氟磷灰石表面带负电，带负电氟磷灰石更易吸附溶液中带正电的

UO

2

+

2

；pH=4时，溶液中U（VI）以

UO

2

+

2

、（UO₂）₃（OH）₅⁺、（UO₂）₂（OH）₂²⁺三种形式存在，后两种粒子半径较大，不易被带负电的氟磷灰石吸附

pH=2时，氟磷灰石表面带正电，pH=3时，氟磷灰石表面带负电，带负电氟磷灰石更易吸附溶液中带正电的

UO

2

+

2

；pH=4时，溶液中U（VI）以

UO

2

+

2

、（UO₂）₃（OH）₅⁺、（UO₂）₂（OH）₂²⁺三种形式存在，后两种粒子半径较大，不易被带负电的氟磷灰石吸附

。