Question

12．重鉻酸鹽廣泛用作氧化劑、皮革制作等．以鉻礦石（主要成分是Cr₂O₃，含F(xiàn)eO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）為原料制取重鉻酸鈉的流程如下：

請回答下列問題：
（1）高溫焙燒后粉碎的目的是增大接觸面積，提高水浸效率，調(diào)節(jié)pH時形成的沉淀的成分是H₂SiO₃、Al（OH）₃．
（2）Cr₂O₃在高溫焙燒時反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cr₂O₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4CO₂，Na₂CrO₄轉(zhuǎn)化Na₂Cr₂O₇為的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
（3）已知K_SP[Al（OH）₃]=2×10^-33，$\root{3}{0.2}$=0.58，要使Al³⁺沉淀完全，則溶液中的c（H⁺）最大不應(yīng)超過1.7×10^-5mol/L．
（4）某鉻礦石10.4t，按上述方法轉(zhuǎn)化制得了10.218t的Na₂Cr₂O₇，假設(shè)上述轉(zhuǎn)化過程中，鉻元素的損失忽視不計，則該礦石中鉻元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為57%．

Answer 1

分析 以鉻礦石（主要成分是Cr₂O₃，含F(xiàn)eO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）為原料，加入碳酸鈉和氧氣高溫灼燒發(fā)生反應(yīng)，水浸過濾分離，濾液為Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaAlO₂的溶液，過濾得到濾渣為氧化鐵，調(diào)節(jié)溶液pH是硅酸根、偏鋁酸根轉(zhuǎn)化為硅酸、氫氧化鋁沉淀，再過濾除去，得到Na₂CrO₄溶液，濾液中加入硫酸酸化生成重鉻酸鈉溶液，再經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等操作得到重鉻酸鈉．
（1）增大接觸面積，提高水浸效率；SiO₃^2-、AlO₂^-易與酸反應(yīng)生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀；
（2）鉻礦石中加入碳酸鈉和氧氣高溫灼燒發(fā)生反應(yīng)生成鉻酸鈉、二氧化碳；硫酸酸化使Na₂CrO₄轉(zhuǎn)化為Na₂Cr₂O₇；
（3）Al³⁺沉淀完全的濃度為10^-5mol/L，根據(jù)K_SP[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）×c³（OH^-）=2×10^-33計算c（OH^-），再根據(jù)水的離子積計算c（H⁺）；
（4）根據(jù)關(guān)系式：Cr₂O₃～Na₂Cr₂O₇計算．

解答 解：以鉻礦石（主要成分是Cr₂O₃，含F(xiàn)eO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）為原料，加入碳酸鈉和氧氣高溫灼燒發(fā)生反應(yīng)，水浸過濾分離，濾液為Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaAlO₂的溶液，過濾得到濾渣為氧化鐵，調(diào)節(jié)溶液pH是硅酸根、偏鋁酸根轉(zhuǎn)化為硅酸、氫氧化鋁沉淀，再過濾除去，得到Na₂CrO₄溶液，濾液中加入硫酸酸化生成重鉻酸鈉溶液，再經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等操作得到重鉻酸鈉．
（1）高溫焙燒后粉碎，增大接觸面積，提高水浸效率；調(diào)節(jié)pH，Na₂SiO₃、NaAlO₂可生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀過濾除去，
故答案為：增大接觸面積，提高水浸效率；H₂SiO₃、Al（OH）₃；
（2）鉻礦石中加入碳酸鈉和氧氣高溫灼燒發(fā)生反應(yīng)生成鉻酸鈉、二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cr₂O₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4CO₂，在酸性環(huán)境下，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，反應(yīng)離子方程式為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2Cr₂O₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4CO₂；2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（3）Al³⁺沉淀完全的濃度為10^-5mol/L，根據(jù)K_SP[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）×c³（OH^-）=2×10^-33，可知c（OH^-）=0.58×10^-9mol/L，則c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.58×1{0}^{-9}}$mol/L=1.7×10^-5mol/L，
故答案為：1.7×10^-5；
（4）設(shè)該礦石中鉻元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為y，則：
Cr₂O₃～～～～～Na₂Cr₂O₇
152            262
10.4t×y       10.218t
所以152：262=10.4t×y：10.218t
解得y=57%，
故答案為：57%．

點評 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，涉及對操作與反應(yīng)原理的分析評價、物質(zhì)的分離提純、溶度積有關(guān)計算、化學(xué)計算計算等，側(cè)重于學(xué)生分析應(yīng)用及計算能力的考查，綜合性較強，題目難度中等．