Question

2．電鍍污泥中含有Cr（OH）₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì)，工業(yè)上通過“中溫焙燒-鉀氧化法”回收K₂Cr₂O₇等物質(zhì)．

已知：①水浸后溶液中存在K₂CrO₄、KAlO₂、K₂ZnO₂等物質(zhì)
②除去濾渣2后，溶液中存在如下反應：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
（1）水浸后的溶液呈堿（填“酸”、“堿”、“中”）性；濾渣2的主要成分有Zn（OH）₂、Al（OH）₃；
（2）完成氧化焙燒過程中生成K₂CrO₄的化學方程式．
□Cr（OH）₃+□K₂CO₃+□3O₂-□K₂CrO₄+□CO₂+□6H₂O
（3）“系列操作”中為：繼續(xù)加入H₂SO₄，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，過濾．繼續(xù)加入H₂SO₄目的是增大c（H⁺）濃度，使平衡2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O向正反應方向移動，有利于將K₂CrO₄轉(zhuǎn)化為K₂Cr₂O₇產(chǎn)品．
（4）工業(yè)上還可以在水浸過濾后的K₂CrO₄溶液中加入適量H₂SO₄，用石墨做電極電解生產(chǎn)金屬鉻，寫出生成鉻的電極反應方程式：CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O．
（5）電解法處理酸性鉻廢水（主要含Cr₂O₇^2-）時，用鐵板分別作陽極、陰極，處理過程中存在反應：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，最后Cr³⁺以Cr（OH）₃沉淀形式除去，下列說法不正確的是
A．陽極反應為：Fe-2e^-═Fe²⁺B．電解過程中溶液pH不會變化
C．電解過程中沒有Fe（OH）₃沉淀生成  D．電路中每轉(zhuǎn)移12mol電子，最多有1mol Cr₂O₇^2-被還原．

Answer 1

分析 以含有Cr（OH）₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì)的電鍍污泥為原料，烘干后加入碳酸鉀和氧氣高溫灼燒發(fā)生反應4Cr（OH）₃+4K₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4K₂CrO₄+6H₂O+4CO₂，Al₂O₃+K₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$K₂AlO₃+CO₂↑，ZnO++K₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$K₂ZnO₂+CO₂↑，水浸后過濾得到濾渣CuO、NiO，濾液為K₂CrO₄，KAlO₂、K₂ZnO₂等，調(diào)節(jié)溶液PH沉淀ZnO₂^2-離子和偏鋁酸根離子，過濾得到濾液K₂CrO₄，濾渣2的主要成分有Zn（OH）₂、Al（OH）₃，濾液K₂CrO₄加入硫酸酸化生成重鉻酸鉀溶液，通過提純得到重鉻酸鉀，
（1）從鹽類水解的角度解答；水浸后溶液中存在K₂CrO₄、KAlO₂、K₂ZnO₂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；
（2）氧化焙燒過程中有氧氣參加反應，結(jié)合質(zhì)量守恒定律完成方程式；
（3）水浸后溶液中存在K₂CrO₄，加入硫酸發(fā)生CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，從平衡移動的角度分析；
（4）生成鉻的電極發(fā)生還原反應，CrO₄^2-得到電子生成Cr；
（5）A．Fe板作陽極，為活性電極，F(xiàn)e失電子，發(fā)生氧化反應生成亞鐵離子；
B．由反應式Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O可知，處理過程中消耗氫離子；
C．陰極發(fā)生還原反應，溶液中的氫離子得到電子減少，同時生成氫氧根；
D．Fe-2e^-=Fe²⁺，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)12mol需要6molFe，再根據(jù)能夠處理的關系式，得6Fe～12e^-～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，據(jù)此計算；

解答 解：（1）水浸后溶液中存在K₂CrO₄、KAlO₂、K₂ZnO₂等都為強堿弱酸鹽，水解呈堿性，Zn（OH）₂、Al（OH）₃具有兩性，水浸后溶液中存在K₂CrO₄、KAlO₂、K₂ZnO₂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，
故答案為：堿；Al（OH）₃；
（2）氧化焙燒過程中有氧氣參加反應，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應生成水，反應的方程式為4Cr（OH）₃+4K₂CO₃+3O₂=4K₂CrO₄+4CO₂+6H₂O，
故答案為：4、4、3O₂、4、4、6H₂O；
（3）水浸后溶液中存在K₂CrO₄，加入硫酸發(fā)生CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，加入硫酸可使平衡向正反應方向移動，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到晶體，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；增大c（H⁺）濃度，使平衡2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O向正反應方向移動，有利于將K₂CrO₄轉(zhuǎn)化為K₂Cr₂O₇產(chǎn)品；
（4）生成鉻的電極發(fā)生還原反應，CrO₄^2-得到電子生成Cr，反應的電解方程式為CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O，
故答案為：CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O．
（5）A．Fe板作陽極，為活性電極，F(xiàn)e失電子，發(fā)生氧化反應生成亞鐵離子，陽極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺，故A正確；
B．由反應式Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O可知，處理過程中消耗氫離子，溶液的酸性減弱，溶液pH增大，故B錯誤；
C．陰極發(fā)生還原反應，溶液中的氫離子得到電子減少，同時生成氫氧根，有Fe（OH）₃沉淀生成，故C錯誤；
D．Fe-2e^-=Fe²⁺，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)12mol需要6molFe，再根據(jù)能夠處理的關系式，得6Fe～12e^-～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，故被還原的Cr₂O₇^2-的物質(zhì)的量為1mol，故D正確；
故選BC．

點評 本題考查物質(zhì)的分離提純的綜合實驗設計，側(cè)重于分離、提純方案的設計和操作、電解原理、氧化還原反應等，清楚發(fā)生的電極反應是解題的關鍵，題目難度中等，注意把握題給信息和電極方程式的書寫．