Question

【題目】工業(yè)上“中溫焙燒——鈉化氧化法”回收電鍍污泥中的鉻已獲技術(shù)上的突破。其工藝流程如下：

【查閱資料】

①電鍍污泥中含有Cr(OH)3、Al203、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì)；水浸后溶液中含有Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物質(zhì)；

②Na2CrO4轉(zhuǎn)化成Na2Cr2O7離子反應(yīng)方程式為：2 CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O；③Na2SO4、Na2Cr2O7、Na2CrO4在不同溫度下的溶解度如下表：

請回答：

（1）操作①的名稱是_______,“水浸”后的溶液呈_______性；

（2）“焙燒氧化”過程中Cr(OH)3轉(zhuǎn)化成Na2CrO4的化學(xué)方程式為___________；

（3）濾渣II的主要成分有Zn(OH)2和X，生成X的離子反應(yīng)方程式__________；

（4）“酸化濃縮”時(shí)，需繼續(xù)加入H2SO4，然后_______、結(jié)晶、過濾。繼續(xù)加入H2SO4目的是__________；

（5）以鉻酸鈉為原料，電化學(xué)法制備重鉻酸鈉的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

①陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：_____________；

②若測定陽極液中Na與Cr的物質(zhì)的量之比值為d，則此時(shí)鉻酸鈉的轉(zhuǎn)化率為___________。

Answer 1

【答案】過濾堿4Cr(OH)3+ 4 Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2+6H2OAlO2–+H++ H2OAl(OH)3↓蒸發(fā)濃縮促使反應(yīng)2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O平衡向正方向移動2H2O+2e-=2OH-+H2↑(或2H++2e-=H2↑)2-d

【解析】分析：（1）本題主要考查物質(zhì)分離的方法，從鹽類水解的規(guī)律角度解答；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，氧化焙燒過程中鉻元素化合價(jià)升高，所以一定有氧氣參加反應(yīng)，結(jié)合質(zhì)量守恒定律完成方程式；
（3）根據(jù)流程圖，水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物質(zhì)，加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH可得到硫酸鈉和Na2Cr2O7溶液，所以還應(yīng)該生成Zn（OH）2、Al（OH）3沉淀；
（4）根據(jù)已知條件，加入硫酸發(fā)生CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，從平衡移動的角度分析；
（5）根據(jù)電解原理，陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

解答：（1）操作①是從溶液中分離出濾渣，屬于固液分離，操作①是的名稱是過濾；水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等都為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解后呈堿性；
（2）氧化焙燒過程中有氧氣參加反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應(yīng)生成水，反應(yīng)的方程式為4Cr(OH)3+ 4 Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2+6H2O
（3）Zn（OH）2、Al（OH）3具有兩性，水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物質(zhì)，加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH可得到Zn（OH）2、Al（OH）3沉淀，NaAlO2加入酸生成Al（OH）3沉淀的離子方程式為AlO2–+H++ H2OAl(OH)3↓；（4）水浸后溶液中存在Na2CrO4，加入硫酸發(fā)生CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，加入硫酸可使平衡向正反應(yīng)方向移動，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到晶體，（5）以鉻酸鈉為原料，電化學(xué)法制備重鉻酸鈉，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，

根據(jù)鉻元素守恒，設(shè)開始Na2CrO4的物質(zhì)的量為a mol，生成Na2Cr2O7的物質(zhì)的量為x mol

反應(yīng)結(jié)束鈉元素的物質(zhì)的量為2(a－2x)＋2x，鉻元素的物質(zhì)的量為(a－2x)＋2x，則 = d；x=，所以鉻酸鈉的轉(zhuǎn)化率為 = 2－d。