Question

19．電鍍污泥主要含有Cr₂O₃、NiO和Fe₂O₃等物質，可制備Na₂Cr₂O₇溶液和NiSO₄•6H₂O晶體，實現(xiàn)有害物質的資源化利用．已知黃鈉鐵礬[NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆]是一種淺黃色的難溶物，具有沉淀顆粒大、沉降速率快、容易過濾的特點．

（1）焙燒時Cr₂O₃被氧化為Na₂CrO₄，該反應的化學方程式為2Cr₂O₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4CO₂↑．
（2）寫出酸化時CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-的離子方程式：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O．
（3）①加入CaCO₃的目的是中和溶液中的酸，調節(jié)溶液pH，提高鐵的去除率．溶液pH對除鐵效率影響如圖2所示．
則除鐵時應控制溶液的pH為B（填序號）．
A．0.5～1.5     B．1.5～2.5     C．2.5～3.5
②除鐵時發(fā)生反應的離子方程式為3Fe³⁺+3CaCO₃+Na⁺+5SO₄^2-+3H₂O=NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆+3CaSO₄+3CO₂↑．
③若除鐵時pH稍大會生成Fe（OH）₃膠體，顯著降低除鐵效率，原因是生成Fe（OH）₃膠體的顆粒小、沉淀速率慢、不容易過濾等．
（4）從濾液中獲取NiSO₄•6H₂O晶體的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、
干燥．

Answer 1

分析 將電鍍污泥、碳酸鈉和空氣焙燒，發(fā)生反應2Cr₂O₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4CO₂↑，然后水浸Na₂CrO₄溶于水、NiO和Fe₂O₃難溶于水，然后過濾得到濾液，向濾液中加入稀硫酸，發(fā)生反應2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，然后利用物質的溶解度不同分離得到硫酸鈉和Na₂Cr₂O₇溶液；
向濾渣中加入稀硫酸，發(fā)生反應NiO+H₂SO₄=NiSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，向溶液中加入CaCO₃來中和溶液中的酸，同時調節(jié)溶液的pH，根據(jù)圖2知，pH為1.5-2.5時鐵元素的去除率較大，根據(jù)流程圖知，生成的沉淀有NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆、CaSO₄，所以去除鐵元素時發(fā)生的離子反應方程式為3Fe³⁺+3CaCO₃+Na⁺+5SO₄^2-+3H₂O=NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆+3CaSO₄+3CO₂↑，然后過濾得到沉淀NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆、CaSO₄和溶液NiSO₄，然后采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶方法得到NiSO₄•6H₂O晶體，據(jù)此分析解答．

解答 解：將電鍍污泥、碳酸鈉和空氣焙燒，發(fā)生反應2Cr₂O₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4CO₂↑，然后水浸Na₂CrO₄溶于水、NiO和Fe₂O₃難溶于水，然后過濾得到濾液，向濾液中加入稀硫酸，發(fā)生反應2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，然后利用物質的溶解度不同分離得到硫酸鈉和Na₂Cr₂O₇溶液；
向濾渣中加入稀硫酸，發(fā)生反應NiO+H₂SO₄=NiSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，向溶液中加入CaCO₃來中和溶液中的酸，同時調節(jié)溶液的pH，根據(jù)圖2知，pH為1.5-2.5時鐵元素的去除率較大，根據(jù)流程圖知，生成的沉淀有NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆、CaSO₄，所以去除鐵元素時發(fā)生的離子反應方程式為3Fe³⁺+3CaCO₃+Na⁺+5SO₄^2-+3H₂O=NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆+3CaSO₄+3CO₂↑，然后過濾得到沉淀NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆、CaSO₄和溶液NiSO₄，然后采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶方法得到NiSO₄•6H₂O晶體，
（1）通過以上分析知，三氧化二鉻和碳酸鈉、氧氣在高溫下反應方程式為2Cr₂O₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4CO₂↑，
故答案為：2Cr₂O₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4CO₂↑；
（2）根據(jù)以上分析知，酸性條件下CrO₄^2-和氫離子反應生成Cr₂O₇^2-和水，離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；
（3）①根據(jù)圖2知，pH在0-3左右，pH越大鐵元素的去除率越高，pH＞3后，pH越大鐵元素的去除率減小，鐵的去除率在pH為1.5-2.5時較高，故選B；
②根據(jù)以上分析知，發(fā)生的離子反應方程式為3Fe³⁺+3CaCO₃+Na⁺+5SO₄^2-+3H₂O=NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆+3CaSO₄+3CO₂↑，
故答案為：3Fe³⁺+3CaCO₃+Na⁺+5SO₄^2-+3H₂O=NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆+3CaSO₄+3CO₂↑；
③膠體顆粒小，沉淀速率慢且不容易過濾，導致除鐵效率低，故答案為：生成Fe（OH）₃膠體的顆粒小、沉淀速率慢、不容易過濾等；
（4）從溶液中獲取晶體的方法為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，蒸發(fā)濃縮增大溶液濃度，洗滌除去雜質，故答案為：蒸發(fā)濃縮；洗滌．

點評 本題考查物質分離和提純，為高考高頻點，側重考查學生對化工生產(chǎn)的了解，涉及物質性質、實驗基本操作，明確物質反應原理是解本題關鍵，知道流程圖中各個步驟發(fā)生的反應及操作方法，能從整體上把握分析，題目難度中等．