【題目】工業(yè)上“中溫焙燒——鈉化氧化法”回收電鍍污泥中的鉻已獲技術(shù)上的突破。其工藝流程如下:

【查閱資料】

①電鍍污泥中含有Cr(OH)3、Al203、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì);水浸后溶液中含有Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物質(zhì);

②Na2CrO4轉(zhuǎn)化成Na2Cr2O7離子反應(yīng)方程式為:2 CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O;③Na2SO4、Na2Cr2O7、Na2CrO4在不同溫度下的溶解度如下表:

請(qǐng)回答:

(1)操作①的名稱(chēng)是_______,“水浸”后的溶液呈_______性;

(2)“焙燒氧化”過(guò)程中Cr(OH)3轉(zhuǎn)化成Na2CrO4的化學(xué)方程式為___________;

(3)濾渣II的主要成分有Zn(OH)2和X,生成X的離子反應(yīng)方程式__________;

(4)“酸化濃縮”時(shí),需繼續(xù)加入H2SO4,然后_______、結(jié)晶、過(guò)濾。繼續(xù)加入H2SO4目的是__________

(5)以鉻酸鈉為原料,電化學(xué)法制備重鉻酸鈉的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

①陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:_____________

②若測(cè)定陽(yáng)極液中Na與Cr的物質(zhì)的量之比值為d,則此時(shí)鉻酸鈉的轉(zhuǎn)化率為___________。

【答案】過(guò)濾堿4Cr(OH)3+ 4 Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2+6H2OAlO2+H++ H2OAl(OH)3蒸發(fā)濃縮促使反應(yīng)2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O平衡向正方向移動(dòng)2H2O+2e-=2OH-+H2↑(2H++2e-=H2↑)2-d

【解析】分析:(1)本題主要考查物質(zhì)分離的方法,從鹽類(lèi)水解的規(guī)律角度解答;
2)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律,氧化焙燒過(guò)程中鉻元素化合價(jià)升高,所以一定有氧氣參加反應(yīng),結(jié)合質(zhì)量守恒定律完成方程式;
3)根據(jù)流程圖,水浸后溶液中存在Na2CrO4NaAlO2、Na2ZnO2等物質(zhì),加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH可得到硫酸鈉和Na2Cr2O7溶液,所以還應(yīng)該生成ZnOH2、AlOH3沉淀;
4)根據(jù)已知條件,加入硫酸發(fā)生CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O,從平衡移動(dòng)的角度分析;
5)根據(jù)電解原理,陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

解答:(1)操作是從溶液中分離出濾渣,屬于固液分離,操作是的名稱(chēng)是過(guò)濾;水浸后溶液中存在Na2CrO4NaAlO2、Na2ZnO2等都為強(qiáng)堿弱酸鹽,水解后呈堿性;
2)氧化焙燒過(guò)程中有氧氣參加反應(yīng),根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應(yīng)生成水,反應(yīng)的方程式為4Cr(OH)3+ 4 Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2+6H2O
3ZnOH2、AlOH3具有兩性,水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2Na2ZnO2等物質(zhì),加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH可得到ZnOH2AlOH3沉淀,NaAlO2加入酸生成AlOH3沉淀的離子方程式為AlO2+H++ H2OAl(OH)3;(4)水浸后溶液中存在Na2CrO4,加入硫酸發(fā)生CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O,加入硫酸可使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到晶體,(5)以鉻酸鈉為原料,電化學(xué)法制備重鉻酸鈉,陰極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為2H2O+2e-=2OH-+H2

根據(jù)鉻元素守恒,設(shè)開(kāi)始Na2CrO4的物質(zhì)的量為a mol,生成Na2Cr2O7的物質(zhì)的量為x mol

反應(yīng)結(jié)束鈉元素的物質(zhì)的量為2(a2x)2x,鉻元素的物質(zhì)的量為(a2x)2x,則 = d;x=,所以鉻酸鈉的轉(zhuǎn)化率為 = 2d。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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