Question

11．重鉻酸鹽廣泛用作氧化劑、皮革制作等．以鉻礦石（主要成分是Cr₂O₃，含F(xiàn)eO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）為原料制取重鉻酸鈉的流程如圖1：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）固體殘?jiān)�主要是含鐵（或Fe）元素的氧化物．在高溫焙燒時(shí)生成Na₂CrO₄的化學(xué)方程式2Cr₂O₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4CO₂；
（2）操作Ⅱ中通入過(guò)量CO₂生成沉淀的離子方程式分別為SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）下列儀器在分離出含Na₂CrO₄溶液的操作中，不需要的是ACE
A．酒精燈      B．燒杯     C．蒸發(fā)皿      D．漏斗    E．冷凝管
（4）用硫酸酸化時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂0₇^2-+H₂0．
（5）工業(yè)酸性廢水中的Cr₂O₇^2-通常以鐵做電極，采用電解法除去．在如圖2所示的裝置中：
①電極A區(qū)Cr₂O₇^2-（Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺）發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Cr₂0₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂0
②假設(shè)一段時(shí)間后，所得溶液中Fe³⁺和Cr³⁺的物質(zhì)的量濃度均為0.1mol/L，要使Fe³⁺沉淀完全而Cr³⁺還未開(kāi)始沉淀．則需調(diào)節(jié)溶液pH的范圍是3.2～4.3之間．（已知：lg$\root{3}{0.4}$=-0.1，lg$\root{3}{4}$=0.2，lg$\root{3}{6}$=0.3，lg$\root{3}{60}$=0.6，K_SPFe（OH）₃=4.0×10^-38，K_SPCr（OH）₃=6.0×10^-31）．

Answer 1

分析 以鉻礦石（主要成分是Cr₂O₃，含F(xiàn)eO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）為原料，加入碳酸鈉和氧氣高溫灼燒發(fā)生反應(yīng)生成鉻酸鈉，二氧化碳，水浸后過(guò)濾得到濾渣FeO，濾液為Na₂CrO₄，Na₂SiO₃，NaAlO₂；調(diào)節(jié)溶液PH沉淀硅酸跟離子和偏鋁酸根離子，過(guò)濾得到濾液Na₂CrO₄，加入硫酸酸化生成重鉻酸鈉溶液，通過(guò)提純得到重鉻酸鈉，以此來(lái)解答．

解答 解：以鉻礦石（主要成分是Cr₂O₃，含F(xiàn)eO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）為原料，加入碳酸鈉和氧氣高溫灼燒發(fā)生反應(yīng)生成鉻酸鈉，二氧化碳，水浸后過(guò)濾得到濾渣FeO，濾液為Na₂CrO₄，Na₂SiO₃，NaAlO₂；調(diào)節(jié)溶液PH沉淀硅酸跟離子和偏鋁酸根離子，過(guò)濾得到濾液Na₂CrO₄，加入硫酸酸化生成重鉻酸鈉溶液，通過(guò)提純得到重鉻酸鈉，
（1）由上述分析可知，濾渣為FeO，則固體殘?jiān)�主要是含鐵元素的氧化物，在高溫焙燒時(shí)生成Na₂CrO₄的化學(xué)方程式為2Cr₂O₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4CO₂，
故答案為：鐵（或Fe）； 2Cr₂O₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4CO₂；
（2）操作Ⅱ中通入過(guò)量CO₂生成沉淀的離子方程式分別為SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2 HCO₃^-、AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）分離出含Na₂CrO₄溶液，需要過(guò)濾，儀器為漏斗、燒杯、玻璃棒，不需要ACE，故答案為：AC E；
（4）用硫酸酸化時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂0₇^2-+H₂0，故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂0₇^2-+H₂0；
（5）工業(yè)酸性廢水中的Cr₂O₇^2-通常以鐵做電極，則Fe為陽(yáng)極，失去電子生成亞鐵離子，具有還原性，
①電極A區(qū)Cr₂O₇^2-（Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺）發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Cr₂0₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6 Fe³⁺+7H₂0，
故答案為：Cr₂0₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6 Fe³⁺+7H₂0；  
②反應(yīng)后所得溶液中Fe³⁺和Cr³⁺的物質(zhì)的量濃度均為0.1mol/L，要使Fe³⁺沉 淀完全而Cr³⁺還未開(kāi)始沉淀，需要c（Fe³⁺）=10^-5mol/l時(shí)鐵離子沉淀完全，由溶度積常數(shù)Ksp=c（Fe³⁺）c³（OH^-），c³（OH^-）=$\frac{4.0×{10}^{-38}}{1×1{0}^{-5}}$=4.0×10^-33 ，c（OH^-）=$\root{3}{4}$×10^-11mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{0.2}×1{{0}^{-11}}^{\;}}$=10^-3.2，pH=-lgc（H⁺）=3.2；
Cr³⁺還未開(kāi)始沉淀，c（Cr³⁺）=0.1mol/L，Ksp=c（Cr³⁺）c³（OH^-）=6.0×10^-31，c³（OH^-）=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{0.1}$=6.0×10^-30；c（OH^-）=$\root{3}{6}$×10^-10mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{0.3}×1{0}^{-10}}$=10^-4.3mol/L，pH=-lgc（H⁺）=4.3，
則要使Fe³⁺沉淀完全而Cr³⁺還未開(kāi)始沉淀．則需調(diào)節(jié)溶液pH的范圍是3.2～4.3，
故答案為：3.2～4.3之間．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握流程中的反應(yīng)及混合物分離提純方法等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用及計(jì)算能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．