Question

【題目】氧化鉻（Cr2O3）主要用于冶煉金屬鉻、有機(jī)化學(xué)合成的催化劑等。工業(yè)上是以鉻鐵礦[主要成份為Fe(CrO2)2，還含有Al2O3、SiO2等雜質(zhì)]為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)，其主要工藝流程如下：

（1）亞鉻酸亞鐵[Fe(CrO2)2]中Cr的化合價是___________。

（2）焙燒時的主要反應(yīng)為：4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2，該步驟不能使用陶瓷容器，原因是____________________________________。

（3）操作I包括過濾與洗滌，簡述實(shí)驗(yàn)室中洗滌沉淀的操作：___________________________。

（4）硫磺在與鉻酸鈉的反應(yīng)中轉(zhuǎn)化為硫代硫酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為________________________。濾渣中除Al(OH)3外還有__________（填化學(xué)式）。

（5）某工廠用448 kg鉻鐵礦粉[含F(xiàn)e(CrO2)280%]制備Cr2O3，最終得到產(chǎn)品182.4 kg，產(chǎn)率為______%。

（6）Cr3+也有一定毒性，會污染水體，常溫下要除去廢液中多余的Cr3+，調(diào)節(jié)pH至少為_______，才能使鉻離子沉淀完全。（已知溶液中離子濃度小于1×10-5 mol·L-1，則認(rèn)為離子完全沉淀；Cr(OH)3的溶度積常數(shù)為1.0×10－32。）

Answer 1

【答案】 +3 陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應(yīng) 將蒸餾水沿著玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸沒沉淀，待水流盡后，再重復(fù)操作2～3次 4CrO42+6S+7H2O＝4Cr（OH）3↓+3S2O32+2OH H2SiO3 75.0 5.0

【解析】（1）根據(jù)元素化合價代數(shù)和為零的原則計算；（2）陶瓷的成分之一高溫下能夠與碳酸鈉反應(yīng)；（3）掌握如何過濾、洗滌等操作的步驟；（4）在硫磺與鉻酸鈉的反應(yīng)中生成物是硫代硫酸鈉，根據(jù)離子反應(yīng)的特點(diǎn)和離子方程式書寫要求寫出離子反應(yīng)方程式；（5）根據(jù)Cr元素守恒計算理論上生成的Cr2O3的質(zhì)量，確定產(chǎn)率；（6）根據(jù)溶度積常數(shù)進(jìn)行計算。

（1）亞鉻酸亞鐵[Fe(CrO2)2]中Fe元素化合價是+2價，O元素化合價-2價，根據(jù)化合價代數(shù)和為零的原則進(jìn)行計算，Cr的化合價是+3價，正確答案：+3價；

（2）陶瓷的主要成分是硅酸鹽，其成分中的SiO2與Na2CO3在高溫下能夠發(fā)生反應(yīng)，SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑，所以在焙燒時不能使用陶瓷容器，正確答案：陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應(yīng)；

（3）洗滌沉淀的操作是：將蒸餾水沿著玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸沒沉淀，待水流盡后，再重復(fù)操作2～3次，正確答案：將蒸餾水沿著玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸沒沉淀，待水流盡后，再重復(fù)操作2～3次；

（4）硫磺與鉻酸鈉的反應(yīng)生成硫代硫酸鈉，同時生成氫氧化鈉和氫氧化鉻沉淀，反應(yīng)的離子方程式：4CrO42+6S+7H2O＝4Cr（OH）3↓+3S2O32+2OH；在焙燒時Al2O3和SiO2分別與碳酸鈉在高溫下生成NaAlO2和Na2SiO3，NaAlO2和Na2SiO3在酸性條件下生成Al（OH）3和H2SiO3沉淀，所以濾渣中除Al(OH)3外還有H2SiO3沉淀，正確答案：4CrO42+6S+7H2O＝4Cr（OH）3↓+3S2O32+2OH；H2SiO3；

（5）鉻鐵礦粉中含Fe(CrO2)2的質(zhì)量：m［Fe(CrO2)2］=448Kg×80%=358.4Kg，根據(jù)Cr元素守恒，理論上得到的Cr2O3：n（Cr2O3）=358.4Kg×103÷224g/mol=1.6×103mol；m（Cr2O3）=1.6×103mol×152g/mol=2.432×105g=243.2Kg，所以生成Cr2O3的產(chǎn)率：182.4 kg/ 243.2Kg×100%=75%，正確答案：75%；

（6）Ksp［Cr（OH）3］=C（Cr3+）×C3（OH-），1.0×10－32 =1×10-5 mol·L-1×C3（OH-）

C（OH-）=1.0×10－9 mol·L-1，POH=9.0，PH=5.0，因此常溫下要除去廢液中多余的Cr3+，使鉻離子沉淀完全，調(diào)節(jié)pH至少為5.0，正確答案：5.0。