Question

工业上常用铬铁矿（有效成份为FeO·Cr₂O₃，主要杂质为SiO₂、Al₂O₃）为原料生产重铬酸钾（K₂Cr₂O₇），实验室模拟工业法用铬铁矿制重铬酸钾的主要工艺流程如下图，涉及的主要反应是：6FeO·Cr₂O₃＋24NaOH＋7KClO₃=12Na₂CrO₄＋3Fe₂O₃＋7KCl＋12H₂O，试回答下列问题：

（1）⑤中溶液金属阳离子的检验方法是                                 。

（2）步骤③被沉淀的离子为（填离子符号）                              。

（3）在反应器①中，二氧化硅与纯碱反应的化学方程式为：                   。

（4）烟道气中的CO₂可与H₂合成甲醇。CH₃OH、H₂的燃烧热分别为：ΔH=－725.5 kJ/mol、ΔH=－285.8 kJ/mol，写出工业上以CO₂、H₂合成CH₃OH的热化学方程式：             。

（5）2011年云南曲靖的铬污染事件，说明含铬废渣（废水）的随意排放对人类生存环境有极大的危害。电解法是处理铬污染的一种方法，金属铁作阳极、石墨作阴极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，一段时间后产生Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀。

①写出电解法处理废水的总反应的离子方程式                                。

②已知Cr(OH)₃的K_sp=6.3×10^–31，若地表水铬含量最高限值是0.1 mg/L，要使溶液中c(Cr³⁺)降到符合地表水限值，须调节溶液的c(OH^-)≥      mol/L（只写计算表达式）。

Answer

（1）焰色反应 ；（2）SiO32-、AlO2-；

（3）Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑；

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

（5）① 6Fe＋Cr2O72-＋2H+＋17H2O = 6Fe(OH)3↓＋2Cr(OH)3↓＋6H2↑；

②（或或；）

【解析】

试题分析：（1）⑤中溶液金属阳离子K+的检验方法是用焰色反应来检验。具体是取光洁无绣的铁丝或Pt丝，用盐酸洗涤后在酒精灯的火焰上灼烧，待跟火焰颜色相同时蘸取待测液，在火焰上灼烧，并透过蓝色Co玻璃来观察火焰的颜色。若呈现紫色，就证明含有K+。（2）铬铁矿粉碎后加入NaOH、Na2CO3等碱性物质，SiO2、Al2O3发生反应变为Na2SiO3、AlO2－。当调节溶液的pH在7～8时，就转化为H2SiO3、Al(OH)3沉淀。因此步骤③被沉淀的离子为SiO32-、AlO2-；（3）在反应器①中，二氧化硅与纯碱反应的化学方程式为：Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑。(4)CH3OH、H2的燃烧的热化学方程式为：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根据电子守恒、电荷守恒及质量守恒定律可得电解含Cr2O72-的酸性废水的总反应的离子方程式为：6Fe＋Cr2O72-＋2H+＋17H2O = 6Fe(OH)3↓＋2Cr(OH)3↓＋6H2↑；②若地表水铬含量最高限值是0.1 mg/L ，c(Cr3+) =1×10-4g÷52g/mol/L=×10-4 mol/L .Cr(OH)3的Ksp=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-)=.

考点：考查离子的检验、沉淀；化学方程式、热化学方程式的书写；沉淀除去杂质离子时溶液的pH的计算。