Question

工業(yè)上常用鉻鐵礦（有效成份為FeO·Cr₂O₃，主要雜質(zhì)為SiO₂、Al₂O₃）為原料生產(chǎn)重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇），實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制重鉻酸鉀的主要工藝流程如下圖，涉及的主要反應(yīng)是：6FeO·Cr₂O₃＋24NaOH＋7KClO₃=12Na₂CrO₄＋3Fe₂O₃＋7KCl＋12H₂O，試回答下列問(wèn)題：

（1）⑤中溶液金屬陽(yáng)離子的檢驗(yàn)方法是                                 。

（2）步驟③被沉淀的離子為（填離子符號(hào)）                              。

（3）在反應(yīng)器①中，二氧化硅與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式為：                   。

（4）煙道氣中的CO₂可與H₂合成甲醇。CH₃OH、H₂的燃燒熱分別為：ΔH=－725.5 kJ/mol、ΔH=－285.8 kJ/mol，寫(xiě)出工業(yè)上以CO₂、H₂合成CH₃OH的熱化學(xué)方程式：             。

（5）2011年云南曲靖的鉻污染事件，說(shuō)明含鉻廢渣（廢水）的隨意排放對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境有極大的危害。電解法是處理鉻污染的一種方法，金屬鐵作陽(yáng)極、石墨作陰極電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，一段時(shí)間后產(chǎn)生Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀。

①寫(xiě)出電解法處理廢水的總反應(yīng)的離子方程式                                。

②已知Cr(OH)₃的K_sp=6.3×10^–31，若地表水鉻含量最高限值是0.1 mg/L，要使溶液中c(Cr³⁺)降到符合地表水限值，須調(diào)節(jié)溶液的c(OH^-)≥      mol/L（只寫(xiě)計(jì)算表達(dá)式）。

 

Answer 1

【答案】

（1）焰色反應(yīng) ；（2）SiO₃^2-、AlO₂^-；

（3）Na₂CO₃＋SiO₂ Na₂SiO₃＋CO₂↑；

（4）CO₂(g)＋3H₂(g) = CH₃OH(l)＋H₂O(l)  ΔH=－131.9 kJ/mol；

（5）① 6Fe＋Cr₂O₇^2-＋2H⁺＋17H₂O = 6Fe(OH)₃↓＋2Cr(OH)₃↓＋6H₂↑；

②（或或；）

【解析】

試題分析：（1）⑤中溶液金屬陽(yáng)離子K⁺的檢驗(yàn)方法是用焰色反應(yīng)來(lái)檢驗(yàn)。具體是取光潔無(wú)繡的鐵絲或Pt絲，用鹽酸洗滌后在酒精燈的火焰上灼燒，待跟火焰顏色相同時(shí)蘸取待測(cè)液，在火焰上灼燒，并透過(guò)藍(lán)色Co玻璃來(lái)觀察火焰的顏色。若呈現(xiàn)紫色，就證明含有K⁺。（2）鉻鐵礦粉碎后加入NaOH、Na₂CO₃等堿性物質(zhì)，SiO₂、Al₂O₃發(fā)生反應(yīng)變?yōu)镹a₂SiO₃、AlO₂－。當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的pH在7～8時(shí)，就轉(zhuǎn)化為H₂SiO₃、Al(OH)₃沉淀。因此步驟③被沉淀的離子為SiO₃^2-、AlO₂^-；（3）在反應(yīng)器①中，二氧化硅與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃＋SiO₂ Na₂SiO₃＋CO₂↑。(4)CH₃OH、H₂的燃燒的熱化學(xué)方程式為：① CH₃OH(l)+3/2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)  ΔH=－725.5 kJ/mol ; ②H₂(g)+ 1/2O₂(g)=H₂O(l)  ΔH=－285.8 kJ/mol. ②×3－①。整理可得CO₂(g)＋3H₂(g) = CH₃OH(l)＋H₂O(l)  ΔH=－131.9 kJ/mol；（5）①根據(jù)電子守恒、電荷守恒及質(zhì)量守恒定律可得電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水的總反應(yīng)的離子方程式為：6Fe＋Cr₂O₇^2-＋2H⁺＋17H₂O = 6Fe(OH)₃↓＋2Cr(OH)₃↓＋6H₂↑；②若地表水鉻含量最高限值是0.1 mg/L ，c(Cr³⁺) =1×10^-4g÷52g/mol/L=×10^-4 mol/L .Cr(OH)₃的K_sp=6.3×10^–31，即c(Cr³⁺)·c³(OH-)≥6.3×10^–31;

c³(OH-)≥6.3×10^–31÷×10^-4=6.3×52×10^-27.所以c(OH-)=.

考點(diǎn)：考查離子的檢驗(yàn)、沉淀；化學(xué)方程式、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)；沉淀除去雜質(zhì)離子時(shí)溶液的pH的計(jì)算。