Question

4．鉻是一種具有銀白色光澤的金屬，無毒，化學性質(zhì)很穩(wěn)定，工業(yè)上以鉻鐵礦（主要成分是Fe（CrO₂）₂）為原料冶煉鉻及獲得強氧化劑Na₂Cr₂O₃，其工藝流程如圖1所示
（1）寫出高溫氧化時，生成Na₂CrO₄的化學反應方程式4Fe（CrO₂）₂+8Na₂CO₃+7O₂=8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
（2）Cr（OH）₂和Al（OH）₃類似，也是兩性氫氧化物，寫出Cr（OH）₂溶于氫氧化鈉溶液的離子方程式Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O
（3）酸化過程中，不選用鹽酸的原因是氯離子具有還原性，易被氧化為氯氣
（4）固體a的主要成分是Na₂SO₄•10H₂O．根據(jù)如圖2分析操作a為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶過濾．
（5）加入Na₂S溶液反應后，硫元素全部以S₂O₃^2-的形式存在．寫出S₂O₃^2-的離子方程式6S^2-+8CrO₄^2-+23H₂O=3S₂O₃^2-+8Cr（OH）₃+22OH^-
（6）寫出利用鋁熱反應制取鉻的化學方程式2Al+Cr₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cr+Al₂O₃．
（7）根據(jù)有關(guān)國家標準，含CrO₄^2-的廢水要經(jīng)化學處理，使其濃度降至5.0×10^-7mol•L^-1以下才能排放．可采用加入可溶性鋇鹽生成BaCrO₄沉淀，[K_sp（BaCrO₄）=1.2×10^-10]，再加入可溶性硫酸處理多余的Ba²⁺的方法處理廢水，加入可溶性鋇鹽后，廢水中Ba²⁺的濃度應不小于2.4×10^-4mol•L^-1，廢水處理后方能達到國家排放標準．

Answer 1

分析 鉻鐵礦（主要成分是Fe（CrO₂）₂）為原料冶煉鉻及獲得強氧化劑Na₂Cr₂O₃，流程分析鉻鐵礦加入碳酸鈉和氧氣高溫氧化生成Na₂CrO₄，二氧化碳和氧化鐵，水浸過濾得到渣料氧化鐵和濾液Na₂CrO₄溶液，溶液中加入稀硫酸酸化生成重鉻酸鈉和硫酸鈉溶液，通過蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，依據(jù)溶解度圖象分析可知，過濾得到固體a的主要成分是Na₂SO₄•10H₂O，溶液a為重鉻酸鉀溶液，另一份Na₂CrO₄溶液中加入Na₂S發(fā)生氧化還原反應，硫元素全部以S₂O₃^2-的形式存在．鉻元素生成氫氧化鉻沉淀，過濾后灼燒得到氧化鉻，利用鋁熱反應制備金屬鉻；
（1）高溫氧化時，F(xiàn)e（CrO₂）₂和碳酸鈉、氧氣反應氧化還原反應生成Na₂CrO₄，二氧化碳和氧化鐵，依據(jù)原子守恒配平書寫化學方程式；
（2）Cr（OH）₃溶于氫氧化鈉溶液生成CrO₂^-；
（3）酸化過程中，不選用鹽酸的原因是氯離子具有還原性易被氧化為氯氣；
（4）與溶解度圖象分析，得到硫酸鈉晶體的方法是利用重鉻酸鈉溶解度隨溫度變化不大，硫酸鈉溶解度速溫度變化大，可以利用蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到晶體；
（5）加入Na₂S溶液反應后，和Na₂CrO₄溶液反應生成氫氧化鉻，硫元素全部以S₂O₃^2-的形式存在，依據(jù)原子守恒書寫離子方程式；
（6）氧化鉻和鋁高溫反應生成鉻和氧化鋁；
（7）依據(jù)飽和溶液中鉻酸鋇的溶度積計算得到．

解答 解：鉻鐵礦（主要成分是Fe（CrO₂）₂）為原料冶煉鉻及獲得強氧化劑Na₂Cr₂O₃，流程分析鉻鐵礦加入碳酸鈉和氧氣高溫氧化生成Na₂CrO₄，二氧化碳和氧化鐵，水浸過濾得到渣料氧化鐵和濾液Na₂CrO₄溶液，溶液中加入稀硫酸酸化生成重鉻酸鈉和硫酸鈉溶液，通過蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，依據(jù)溶解度圖象分析可知，過濾得到固體a的主要成分是Na₂SO₄•10H₂O，溶液a為重鉻酸鉀溶液，另一份Na₂CrO₄溶液中加入Na₂S發(fā)生氧化還原反應，硫元素全部以S₂O₃^2-的形式存在．鉻元素生成氫氧化鉻沉淀，過濾后灼燒得到氧化鉻，利用鋁熱反應制備金屬鉻；
（1）高溫氧化時，F(xiàn)e（CrO₂）₂和碳酸鈉、氧氣反應氧化還原反應生成Na₂CrO₄，二氧化碳和氧化鐵，依據(jù)原子守恒配平書寫化學方程式，4Fe（CrO₂）₂+8Na₂CO₃+7O₂=8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂，故答案為：4Fe（CrO₂）₂+8Na₂CO₃+7O₂=8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂；
（2）Cr（OH）₃溶于氫氧化鈉溶液生成CrO₂^-，反應的離子方程式為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，故答案為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
（3）酸化過程中，不選用鹽酸的原因：是氯離子具有還原性，易被氧化為氯氣，故答案為：氯離子具有還原性，易被氧化為氯氣；
（4）結(jié)合溶解度圖象分析，溶液中得到硫酸鈉晶體的方法是：利用重鉻酸鈉溶解度隨溫度變化不大，硫酸鈉溶解度速溫度變化大，可以利用蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到晶體，故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
（5）加入Na₂S溶液反應后，和Na₂CrO₄溶液反應生成氫氧化鉻，硫元素全部以S₂O₃^2-的形式存在，依據(jù)原子守恒書寫離子方程式為，6S^2-+8CrO₄^2-+23H₂O=3S₂O₃^2-+8Cr（OH）₃+22OH^-，故答案為：6S^2-+8CrO₄^2-+23H₂O=3S₂O₃^2-+8Cr（OH）₃+22OH^-；
（6）氧化鉻和鋁高溫反應生成鉻和氧化鋁，反應的化學方程式為：2Al+Cr₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cr+Al₂O₃，故答案為：2Al+Cr₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cr+Al₂O₃ ；
（7）依據(jù)飽和溶液中鉻酸鋇的溶度積計算得到，K_sp（BaCrO₄）=1.2×10^-10，含CrO₄^2-的廢水要經(jīng)化學處理，使其濃度降至5.0×10^-7mol•L^-1以下才能排放，則廢水中Ba²⁺的濃度應不小于c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp}{c（Cr{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1.2×1{0}^{-10}}{5.0×1{0}^{-7}}$=2.4×10^-4mol/L，故答案為：2.4×10^-4mol/L．

點評 本題考查了物質(zhì)分離提純的方法和過程分析判斷，主要是物質(zhì)溶解性、氧化還原反應產(chǎn)物的分析應用，離子方程式書寫方法，溶度積計算等，掌握分析流程的方法和基礎知識是關(guān)鍵，題目難度中等．