Question

【題目】以鉻鐵礦為原料制備鉻酸鉀（K2Cr2O7）的工藝流程如下圖所示。鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO-Cr2O3和雜質(zhì)SiO2。

已知：①NaFeO2遇水強(qiáng)烈水解

②2CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O

回答下列問題：

（1）K2CrO4中Cr元素的化合價(jià)是________。

（2）完成并配平煅燒鉻鐵礦生成Na2CrO4和NaFeO2的化學(xué)反應(yīng)方程式________

FeO-Cr2O3+ O2+ NaOH Na2CrO4+NaFeO2+ ；

該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是________。

（3）生成濾渣1中紅褐色物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)方程式是____________。濾渣2的成分（填化學(xué)式）_______。

(4)濾液2存在平衡:2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O。若改變條件使上述平衡向正方向移動(dòng),則下列說法正確的是______。

A.達(dá)到新平衡后，溶液PH一定增大

B.再達(dá)到新平衡前，正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率

C.該反應(yīng)平衡常數(shù)可以不改變

D.達(dá)新平衡后，CrO42-的消耗速率等于Cr2O72-的消耗速率

（5）含鉻廢水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它們會(huì)對(duì)人體及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的危害，必須進(jìn)行處理。還原沉淀法是常用的一種方法：

①上述流程中還原過程的離子反應(yīng)方程式為：_______________。

②最終生成的Cr（OH）3在溶液中存在沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH—(aq)常溫下，Cr(OH)3的Ksp＝1×10-32，當(dāng)c(Cr3+)降至1×10-3·mol·L-1，溶液的pH應(yīng)調(diào)至4時(shí)______（填“有”或“沒有”）沉淀生成。

Answer 1

【答案】 +6 4FeO·Cr2O3+7O2+20NaOH＝8Na2CrO4+4NaFeO2+10H2O Na2CrO4 NaFeO2 NaFeO2+2H2O＝Fe(OH)3↓+NaOH H2SiO3 (或H4SiO4) B、C Cr2O72－+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2O 沒有

【解析】試題分析：試題以鉻酸鉀制備和含鉻廢水的處理為題材，考查元素化合價(jià)、氧化產(chǎn)物、氧化還原反應(yīng)配平、離子方程式、化學(xué)平衡的移動(dòng)、沉淀溶解平衡的計(jì)算等知識(shí)。考查考生對(duì)工業(yè)流程的分析能力和對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。

解析：在O2作用下，鉻鐵礦與NaOH固體煅燒時(shí)，除生成Na2CrO4和NaFeO2之外，SiO2也同時(shí)反應(yīng)生成Na2SiO3；水浸時(shí)，Na2CrO4、Na2SiO3溶解，NaFeO2水解，濾液1調(diào)節(jié)pH值后過濾出含Si化合物等雜質(zhì)得到Na2Cr2O7溶液。

（1）K為+1價(jià)，O為-2價(jià)，所以Cr為+6價(jià)。答案：+6。（2）反應(yīng)物FeO—Cr2O3中Fe從+2價(jià)升高到+3價(jià)、Cr從+3價(jià)升高到+6價(jià)升高3價(jià)，共升高7價(jià)，生成的Na2CrO4、 NaFeO2是該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物； O2中O從0價(jià)降低到-2價(jià)降低2價(jià)，共降低4價(jià)，根據(jù)得失電子守恒，參加反應(yīng)的FeO—Cr2O3化學(xué)計(jì)量系數(shù)為4，O2的化學(xué)計(jì)量系數(shù)為7，即4FeO·Cr2O3+7O2+NaOH→Na2CrO4+NaFeO2+H2O ，再用原子守恒配平其他系數(shù)。答案：4FeO·Cr2O3+7O2+20NaOH＝8Na2CrO4+4NaFeO2+10H2O、Na2CrO4 NaFeO2 。（3）濾渣1是水浸時(shí)NaFeO2水解生成的不溶物，根據(jù)“紅褐色”提示，應(yīng)當(dāng)是Fe(OH)3；濾渣2是在調(diào)節(jié)pH時(shí)除去Na2SiO3產(chǎn)生的沉淀，只能是H2SiO3或H4SiO4。答案：Fe(OH)3、H2SiO3或H4SiO4。（4）原平衡正向移動(dòng)可能是增加反應(yīng)物濃度或降低生成物濃度、或保持溫度不變除去部分水、或改變溫度。A、若僅增加CrO42-濃度，平衡移動(dòng)消耗H+，溶液pH增大；若僅增加H+濃度，達(dá)到新的平衡時(shí)溶液中c(H+)增大，pH減��；若減小產(chǎn)物濃度，平衡移動(dòng)消耗H+，溶液pH增大；保持溫度不變除去部分水平衡正向移動(dòng)，但是c(H+)增大，pH減小。綜上所述，平衡正向移動(dòng)時(shí)，溶液pH不一定增大，A錯(cuò)誤。B、達(dá)到新的平衡前，反應(yīng)始終向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率，B正確。C、平衡常數(shù)只受溫度影響，所以如果不是溫度導(dǎo)致題目要求的平衡移動(dòng)，則平衡常數(shù)不變，C正確。D、達(dá)到平衡時(shí)，v(CrO42-)消耗=v(CrO42-)生成，又因?yàn)?/span>v(CrO42-)生成/2= v(Cr2O72-)消耗，所以v(CrO42-)消耗/2= v(Cr2O72-)消耗，D錯(cuò)誤。正確答案：BC。（5）①還原過程中Cr2O72-生成Cr3+，則反應(yīng)基礎(chǔ)關(guān)系為Cr2O72-+Fe2+→Cr3++Fe3+，考慮到溶液呈酸性，配平的反應(yīng)為Cr2O72－+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O ，答案：Cr2O72－+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。②當(dāng)溶液pH=4時(shí)，c(OH-)=10-14/10-4mol/L=1×10-10mol/L，QC=1×10-3×(1×10-10)3=1×10-33<1×10-32，此時(shí)沒有沉淀生成。答案：沒有。