Question

【題目】以鉻礦石（主要成分為Cr2O3，還有Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）為原料制取紅礬鈉 (Na2Cr2O7·2H2O)的流程如圖所示。

已知：I．Cr2O3在堿性條件下易被氧化；

II．高溫條件下，Al2O3與Na2CO3發(fā)生的反應(yīng)為:Al2O3 +Na2CO3=2NaAlO2 +CO2↑；

III．2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O K=1.0×1012

（1）“煅燒”時(shí)，Cr2O3參加反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。若“煅燒”操作最適宜的溫度是800～900℃，則在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行此項(xiàng)操作時(shí)，應(yīng)選擇_____坩堝（填字母）。

a．陶瓷 b．玻璃 c．石英 d．鐵

（2）流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)除CO2外還有_____（填化學(xué)式）。

（3）“過濾II”所得沉淀主要有______（填化學(xué)式）。

（4）由Na2Cr2O7溶液制備紅礬鈉的具體實(shí)驗(yàn)操作有_____，經(jīng)洗滌、干燥得到紅礬鈉樣品。

（5）“電解”時(shí)，利用以下裝置將Na2CrO4溶液轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7溶液，當(dāng)a、b均為石墨電極時(shí)，a電極的電極反應(yīng)式為____。若初始加入電解池中的c (Na2CrO4)=1.0mol·L-l，隨著“電解”的進(jìn)行，當(dāng)溶液pH=6時(shí)，Na2CrO4的轉(zhuǎn)化率為______（忽略電解過程中溶液體積變化）。

Answer 1

【答案】2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2 d Na2CO3 H2SiO3、AI(OH)3 加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾 2H2O+2e-=2OH-+H2(或2H++2e-=H2) 50%

【解析】

將鉻礦石（主要成分為Cr2O3，還有Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）和純堿、空氣煅燒，發(fā)生反應(yīng)得到NaAlO2、Na2CrO4、Na2SiO3、Na2CO3，然后水浸、過濾得到浸出液，浸出液中溶質(zhì)是NaAlO2、Na2CrO4、Na2SiO3、Na2CO3 ，在浸出液中利用焙燒產(chǎn)生的二氧化碳調(diào)整溶液pH ，依據(jù)流程可知，溶液中偏鋁酸鈉、Na2SiO3生成硅酸沉淀和氫氧化鋁沉淀，然后過濾得到濾液和沉淀，沉淀是H2SiO3、AI(OH)3，濾液中含有Na2CrO4和Na2CO3 ，加入酸繼續(xù)調(diào)節(jié)溶液的pH ，根據(jù)信息②知，溶質(zhì)變?yōu)?/span>Na2Cr2O7，將混合溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到Na2Cr2O7晶體。

（1）根據(jù)流程和上述分析，“煅燒’’時(shí)，Cr2O3與加入的純堿、空氣高溫下反應(yīng)生成Na2CrO4和二氧化碳，化學(xué)反應(yīng)方程式為：2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2；陶瓷、玻璃、石英當(dāng)中都含有二氧化硅，煅燒時(shí)加入的純堿會(huì)與二氧化硅反應(yīng)，損壞實(shí)驗(yàn)裝置，因此因該在鐵坩堝中進(jìn)行煅燒操作。

答案為：2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2 ；d

（2）流程圖中。“過濾II”后得到溶液中含有Na2CO3，將混合溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到Na2Cr2O7晶體后得到的濾液中含有大量Na2CO3可用于煅燒操作。

答案為：Na2CO3；

（3）浸出液中利用焙燒產(chǎn)生的二氧化碳調(diào)整溶液pH ，二氧化碳溶于水溶液顯酸性，濾液中的偏鋁酸鈉、Na2SiO3轉(zhuǎn)化為硅酸沉淀和氫氧化鋁沉淀。

答案為：H2SiO3、AI(OH)3；

（4）由Na2Cr2O7溶液制備紅礬鈉固體，操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌。

答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾；

（5）根據(jù)電解池中a電極端，加入稀氫氧化鈉，相當(dāng)于電解水，流出濃氫氧化鈉，說明a電極周圍產(chǎn)生大量氫氧根離子，因此可得a電極上水中氫離子得到電子轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃夂蜌溲醺�，因此電極a為陰極，電極式為2H2O+2e-=2OH-+H2(或2H++2e-=H2)；b電極為陽極，溶液中陰離子放電，根據(jù)放電順序氫氧根大于含氧酸根（CrO42-），因此b電極為水中的氫氧根離子失去電子轉(zhuǎn)變?yōu)檠鯕夂蜌潆x子，在氫離子存在的情況下，根據(jù)已知信息2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O K=1.0×1012可得，，溶液的pH=6，即=1.0×10-6mol/L，K====1.0×1012，=0.5mol/L，因此當(dāng)溶液pH=6時(shí)，溶液中剩余的CrO42-為0.5mol，消耗的CrO42-為0.5mol，Na2CrO4的轉(zhuǎn)化率==50%；

答案為：2H2O+2e-=2OH-+H2(或2H++2e-=H2)；50%；