Question

【題目】某工業(yè)廢料料中含有Cr(OH)3、Al2O3、CuO、NiO等物質(zhì)，工業(yè)上通過下列流程回收其中有用的金屬和制取Na2Cr2O7。

已知：

①“水浸過濾”后的溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2等物質(zhì)

②除去濾渣II后，溶液中存在反應(yīng)2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O

③Na2Cr2O7、Na2CrO4在不同溫度下的溶解度（g/100 g H2O)如下表：

(1)“焙燒”過程中生成NaAlO2化學(xué)方程式為_____________________。

(2)生成濾渣II時(shí),需加入適量稀硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH除去A1O2-。若稀硫酸過量，則因過量引起反應(yīng)的離子方程式為______________________。

(3)“系列操作”為：繼續(xù)加入稀硫酸、_____、冷卻結(jié)晶、過濾。繼續(xù)加入稀硫酸的目的是_____________，濾渣III的主要成分是_________(填化學(xué)式)。

(4)工業(yè)上還可以在“水浸過濾’’后的溶液中加人適量稀硫酸，用石墨作電極電解生產(chǎn)金屬鉻，陰極的電極反應(yīng)式為______________。

(5)流程圖最后的“濾液”中仍然有殘留的Na2Cr2O7。Cr為重金屬元素，若含量過高就排入河流中，會(huì)對(duì)河水造成重金屬污染。為測(cè)定“濾液”中的c(Na2Cr2O7)，某實(shí)驗(yàn)小組取“濾液”20mL，水稀釋至250 mL，再取稀釋后的溶液25 mL于錐形瓶中，用c mol L-1的FeSO4溶液進(jìn)行氧化還原滴定，到終點(diǎn)時(shí)消耗FeSO4溶液體積為V mL[已知發(fā)生的反應(yīng)為Na2Cr2O7 + FeSO4 + H2 SO4Na2SO4+ Cr2(SO4) 3 + Fe2(SO4)3 + H2O(未配平)]，則“濾液”中的(Na2Cr2O7)=______mol·L-1。

Answer 1

【答案】 A12O3+NaCO32NaAlO2+CO2↑ A1(OH)3+3H+==Al3++3H2O 蒸發(fā)濃縮 促進(jìn)化學(xué)平衡2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O向正反應(yīng)方向移動(dòng)，盡可能生成更多的Na2Cr2O7 Na2Cr2O7 Cr2O72-+14H++12e-==2Cr↓+7H2O

【解析】由已知，結(jié)合流程，以含有Cr(OH)3、Al2O3、CuO、NiO等物質(zhì)的工業(yè)廢料為原料，烘干后加入碳酸鈉在空氣中高溫焙燒，發(fā)生反應(yīng)4Cr(OH)3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+6H2O+4CO2，Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑，水浸后過濾得到濾渣CuO、NiO，濾液為Na2CrO4，NaAlO2等，調(diào)節(jié)溶液pH，沉淀偏鋁酸根離子，過濾得到濾液Na2CrO4，加入硫酸酸化，生成重鉻酸鈉溶液，通過提純得到重鉻酸鈉。

（1）由上述分析“焙燒”過程中生成NaAlO2化學(xué)方程式為：Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑。

（2）加入適量稀硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH除去A1O2-，得到A1(OH)3（濾渣II），若稀硫酸過量，A1(OH)3會(huì)反應(yīng)，離子方程式為：A1(OH)3+3H+=Al3++3H2O。

（3）加入硫酸酸化，發(fā)生反應(yīng)2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，生成重鉻酸鈉溶液，“系列操作”是為了提純得到重鉻酸鈉，操作為：繼續(xù)加入稀硫酸、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗劑、干燥等；繼續(xù)加入稀硫酸是為了促進(jìn)化學(xué)平衡2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O向正反應(yīng)方向移動(dòng)，盡可能生成更多的Na2Cr2O7；濾渣III的主要成分是：Na2Cr2O7。

（4）在“水浸過濾’’后的溶液中加人適量稀硫酸，生成重鉻酸鈉溶液，用石墨作電極電解生產(chǎn)金屬鉻，Cr2O72-在陰極發(fā)生得電子還原反應(yīng)，+6價(jià)Cr變?yōu)?價(jià)，電極反應(yīng)式為：Cr2O72-+14H++12e-=2Cr↓+7H2O。

（5）根據(jù)題意，取了濾液的進(jìn)行滴定，即2×10-3L，由Na2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4=Na2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3 +7H2O得：n(Na2Cr2O7)= n(FeSO4)= ×V×10-3L×c mol L-1，所以c(Na2Cr2O7)= ×V×10-3L×c mol L-1÷2×10-3L=molL-1。