Question

【題目】Ⅰ、元素鉻(Cr)在溶液中主要以Cr3+(藍(lán)紫色)、Cr(OH)4(綠色)、Cr2O72(橙紅色)、CrO42(黃色)等形式存在，Cr(OH)3為難溶于水的灰藍(lán)色固體，回答下列問題：

（1）Cr3+與Al3+的化學(xué)性質(zhì)相似。在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量，可觀察到的現(xiàn)象是_________。

（2）+6價(jià)鉻的化合物毒性較大，常用NaHSO3將酸性廢液中的Cr2O72還原成Cr3+，該反應(yīng)的離子方程式為______________。

Ⅱ、以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：

物質(zhì)	V2O5	V2O4	K2SO4	SiO2	Fe2O3	Al2O3
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%	2.2~2.9	2.8~3.1	22~28	60~65	1~2	<1

以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：

（1）“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，反應(yīng)的離子方程式為___________

（2）“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。

III、氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅(含有Fe(Ⅱ), Mn(Ⅱ), Ni(Ⅱ)等雜質(zhì))的流程如下:

在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2，回答下列問題:

反應(yīng)②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________，___________。

Answer 1

【答案】藍(lán)紫色溶液變淺，同時(shí)有灰藍(lán)色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液 Cr2O72-+3HSO3-+5H＋=2Cr3++3SO42-+4H2O V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O 2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑ MnO4－＋3Fe2＋＋7H2O＝MnO2↓＋3Fe(OH)3↓＋5H＋ 3Mn2＋＋2MnO4－＋2H2O＝5MnO2↓＋4H＋

【解析】

I、(1)因?yàn)?/span>Cr3+與Al3+的化學(xué)性質(zhì)相似，Al(OH)3有兩性，可推測Cr(OH)3也應(yīng)有兩性，故Cr(OH)3應(yīng)該能與堿反應(yīng)生成Cr(OH)4-，再結(jié)合各粒子在溶液中的顏色和溶解性寫出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

(2)NaHSO3作為還原劑，通常硫元素被氧化為+6價(jià)的Na2SO4，Cr2O72-被還原為Cr3+，+1價(jià)氫元素與-2價(jià)氧元素結(jié)合成穩(wěn)定的H2O，由此寫出離子方程式。

II(1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，釩元素的化合價(jià)都是+5價(jià)，應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)，再根據(jù)電荷守恒和元素守恒寫出其離子方程式。

(2)偏釩酸銨（NH4VO3）屬于銨鹽，銨鹽受熱一般易分解，再根據(jù)釩元素化合價(jià)分析確定該反應(yīng)是否屬于氧化還原反應(yīng)，然后寫出其化學(xué)方程式。

III、由題意知由“廢釩催化劑”回收V2O5，而工業(yè)級氧化鋅含有Fe(Ⅱ), Mn(Ⅱ), Ni(Ⅱ)等雜質(zhì)，流程中必須除去鐵元素、錳元素、鎳元素。加稀硫酸后的浸出液中主要含ZnSO4、FeSO4、MnSO4、NiSO4。由流程圖分析可知第②步應(yīng)該是除去鐵元素和錳元素，而Ni(II)不能被氧化，第③步是利用Zn置換出鎳而除去鎳元素。由此寫出相應(yīng)的離子方程式。

I、(1)因?yàn)?/span>Cr3+與Al3+的化學(xué)性質(zhì)相似，因此向Cr2(SO4)3溶液逐滴加入NaOH溶液依次發(fā)生反應(yīng)：Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓，Cr(OH)3+OH-=Cr(OH)4-，所以可觀察到的現(xiàn)象是：藍(lán)紫色溶液變淺，同時(shí)有灰藍(lán)色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液。

(2)NaHSO3作為還原劑，通常硫元素被氧化為+6價(jià)的Na2SO4，Cr2O72-被還原為Cr3+，+1價(jià)氫元素與-2價(jià)氧元素結(jié)合成穩(wěn)定的H2O，該反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72-+3HSO3-+5H＋=2Cr3++3SO42-+4H2O。

II(1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，釩元素的化合價(jià)沒有變化，應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)，所以其離子方程式為V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O。

(2)偏釩酸銨（NH4VO3）屬于銨鹽，銨鹽受熱一般分解為氨氣和水，根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品V2O5看，釩元素化合價(jià)沒有變化，故該分解反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)，“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑。

III、因?yàn)楣�業(yè)級氧化鋅含有Fe(Ⅱ), Mn(Ⅱ), Ni(Ⅱ)等雜質(zhì)，加稀硫酸后的浸出液中主要含ZnSO4、FeSO4、MnSO4、NiSO4。由流程圖分析可知第②步應(yīng)該是除去鐵元素和錳元素。Fe2+和Mn2+都有較強(qiáng)的還原性，KMnO4是強(qiáng)氧化劑被還原為MnO2，溶液pH約為5時(shí)鐵元素主要以Fe(OH)3形式存在。由此得到反應(yīng)②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO4－＋3Fe2＋＋7H2O＝MnO2↓＋3Fe(OH)3↓＋5H＋，3Mn2＋＋2MnO4－＋2H2O＝5MnO2↓＋4H+。