Question

【題目】紅鈉礬（重鉻酸鈉： Na2Cr2O72H2O )是重要的基礎(chǔ)化工原料，易溶于水，有強氧化性 ，極毒。2012 年中國科學院研究所發(fā)明了以鉻酸鋇為中間體，由銘酸鉀制備高純度重鉻酸鈉的方法。該方法的轉(zhuǎn)化條件溫和，污染物排放少，流程如下所示。

回答下列問題：

(1)操作I和操作II的名稱均是 ____________, 濾液 I中溶質(zhì)的主要成分的化學式為_____________。

(2)反應(yīng)I、II、III中屬于氧化還原反應(yīng)的是____________________。

(3)高溫煅燒時需加入過量焦炭，發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為 ________________．

(4)從平衡角度分析，反應(yīng) II 加H2SO4調(diào)節(jié) pH 的原因是_______________（用離子方程式表示）； 反應(yīng) II 不能用 HCl 替代H2SO4 的原因是_________________。

(5)含Cr2O72- 的廢水需經(jīng)化學處理，使其濃度降至符合國家有關(guān)標準方可排放。通常可在酸性廢水中先加入適量綠礬(FeSO47H2O ) ，將Cr2O72- 還原成Cr3+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________， 再加入過量的石灰水，使 Cr3+轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Cr(OH)3沉淀。用該方法處理 c(Cr2O72-) =1.5×10-3 mol·L-1的廢水 10 m3，至少需要綠礬______kg。

Answer 1

【答案】過濾 KOH III BaSO4+4C BaS+4CO↑ 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O HCl易將Cr2O72- 還原為 Cr3+ (合理即可） 6Fe2++ Cr2O72-+ 14H+=6Fe 3++2 Cr3++7H2O 25.02

【解析】

根據(jù)流程圖分析知，K2CrO4溶液中加入Ba(OH)2反應(yīng)I為：K2CrO4+ Ba(OH)2= BaCrO4↓+KOH，操作I為過濾，濾液I中主要化學成分為KOH；濾渣BaCrO4與硫酸鈉發(fā)生反應(yīng)II：BaCrO4+Na2SO4= BaSO4↓+ Na2CrO4，加入硫酸溶液調(diào)節(jié)pH，目的是使反應(yīng)生成的鉻酸根轉(zhuǎn)化為重鉻酸根，離子方程式為2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；操作II為過濾，分離出濾渣BaSO4，濾液II的主要成分為Na2Cr2O7，結(jié)晶后得到高純度Na2Cr2O72H2O晶體；硫酸鋇沉淀與焦炭高溫煅燒得到BaS，反應(yīng)為BaSO4+4C BaS+4CO↑；BaS經(jīng)反應(yīng)III制備Ba(OH)2，反應(yīng)為：BaS+MnO2+H2O=MnO+S+Ba(OH)2，MnO被氧化后生成MnO2可循環(huán)利用。

(1)根據(jù)上述分析，反應(yīng)I和反應(yīng)II分別生成BaCrO4沉淀和BaSO4沉淀，所以操作I和操作II目的是分離出沉淀，操作名稱為過濾；濾液I中溶質(zhì)的主要成分的化學式為KOH，故答案為：過濾；KOH；

(2)反應(yīng)I、II為復分解反應(yīng)，反應(yīng)III中S2-被MnO2氧化，所以屬于氧化還原反應(yīng)的是反應(yīng)III，故答案為：III；

(3)高溫煅燒時需加入過量焦炭，BaSO4被焦炭還原生成BaS，C被氧化生成CO，反應(yīng)的化學方程式為 BaSO4+4C BaS+4CO↑，故答案為：BaSO4+4C BaS+4CO↑；

(4)反應(yīng)II中加H2SO4調(diào)節(jié)pH，目的是使反應(yīng)生成的鉻酸根轉(zhuǎn)化為重鉻酸根，離子方程式為2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；反應(yīng)II不能用 HCl 替代H2SO4 的原因是HCl易將Cr2O72- 還原為 Cr3+，故答案為：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；HCl易將Cr2O72- 還原為 Cr3+；

(5) Fe2+將Cr2O72-還原成Cr3+，本身被氧化為Fe3+，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒及電荷守恒進行缺項配平得到反應(yīng)的離子方程式為6Fe2++ Cr2O72-+ 14H+=6Fe 3++2 Cr3++7H2O；根據(jù)上述反應(yīng)得到關(guān)系：6Fe2+~Cr2O72-，則n(FeSO47H2O)=6n(Cr2O72-)=6×1.5×10-3/span>mol·L-1×10×103L=90mol，則m(FeSO47H2O)=278g/mol×90mol=25.02 kg，故答案為：6Fe2++ Cr2O72-+ 14H+=6Fe 3++2 Cr3++7H2O；25.02。