Question

【題目】以鉻鐵礦［主要成份為Fe(CrO2)2，含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)］為主要原料生產(chǎn)重鉻酸鈉晶體（Na2Cr2O7·2H2O）的主要工藝流程如圖：

（1）煅燒過(guò)程中，鉻鐵礦中的Al2O3與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式為：____。

（2）濾渣1的成分為_____，濾渣2的成分為_____。

（3）該工藝中某種產(chǎn)物可以再利用，該物質(zhì)的化學(xué)式為：_____。

（4）酸化時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，若1L酸化后所得溶液中含鉻元素的質(zhì)量為28.6g，CrO42-有轉(zhuǎn)化為Cr2O72-。

①酸化時(shí)發(fā)生反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=_____。

②酸化后所得溶液中c(Cr2O72-)=____。

（3）根據(jù)有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，含CrO42-的廢水要經(jīng)化學(xué)處理，使其濃度降至5.0×10-7mol·L-1以下才能排放。含CrO42-的廢水處理通常有以下兩種方法。

①沉淀法：加入可溶性鋇鹽生成BaCrO4沉淀［Ksp(BaCrO4)=1.2×10-10］，再加入可溶性硫酸鹽處理多余的Ba2+。加入可溶性鋇鹽后的廢水中Ba2+的濃度應(yīng)不小于____mol·L-1，后續(xù)廢水處理方能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

②還原法：CrO42-Cr3+Cr(OH)3。寫(xiě)出酸性條件下CrO42-與綠礬反應(yīng)的離子方程式____。

Answer 1

【答案】Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑ Fe2O3 H2SiO3、Al(OH)3 CO2 0.25mol·L-1 2.4×10-4

【解析】

鉻鐵礦[主要成份為Fe(CrO2)2，含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)]經(jīng)過(guò)空氣、純堿在高溫煅燒條件下生成Fe2O3、Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3、CO2，加入水浸出過(guò)濾時(shí)，Fe2O3不溶于水而沉淀，向?yàn)V液中通入CO2后，生成不溶于水的H2SiO3、Al(OH)3，濾液中主要成分為Na2CrO4、碳酸氫鈉(或碳酸鈉)，加入稀硫酸后，Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7，碳酸氫鈉(或碳酸鈉)轉(zhuǎn)化為硫酸鈉，然后經(jīng)過(guò)分離得到Na2Cr2O7·2H2O，以此解答本題。

（1）根據(jù)流程圖可知，煅燒過(guò)程中，鉻鐵礦中的Al2O3與純堿反應(yīng)生成了CO2，然后依據(jù)元素守恒配平，得化學(xué)方程式為：Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑；

（2）由上述分析可知，濾渣1為Fe2O3；濾渣2為H2SiO3、Al(OH)3；

（3）由流程圖可知，可循環(huán)利用的物質(zhì)為CO2；

（4）①根據(jù)平衡常數(shù)定義：可逆化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)生成物與反應(yīng)物的濃度（方程式系數(shù)冪次方）乘積比或反應(yīng)產(chǎn)物與反應(yīng)底物的濃度（方程式系數(shù)冪次方）乘積比可知，該反應(yīng)平衡常數(shù)為：；

②若1L酸化后所得溶液中含鉻元素的質(zhì)量為28.6g，有轉(zhuǎn)化為，說(shuō)明鉻元素有轉(zhuǎn)化為，根據(jù)守恒列關(guān)系式：

則n=0.25mol，n()剩余=0.05mol；則①酸化后所得溶液中c()==0.25molL-1；

（3）①=5×10-7×c(Ba2+)=1.2×10-10，解得c(Ba2+)=2.4×10-4mol/L；

②酸性條件下與亞鐵離子反應(yīng)生成Cr3+和Fe3+、水，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、電荷守恒以及原子守恒可知其反應(yīng)的離子方程式為：。