Question

（16分）重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）俗称红矾钠，在工业上有广泛的用途。我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃，还含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：

①中涉及的主要反应有：

主反应： 4FeO·Cr₂O₃＋8Na₂CO₃＋7O₂ 8Na₂CrO₄＋2Fe₂O₃＋8CO₂

副反应：SiO₂＋Na₂CO₃ Na₂SiO₃＋CO₂↑、Al₂O₃＋Na₂CO₃ 2NaAlO₂＋CO₂↑

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Mg(OH)2	Cr(OH)3
完全沉淀时溶液pH	4.7	3.7	11.2	5.6

试回答下列问题：

（1）“①”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是               。

（2）“③”中调节pH至4.7，目的是                                         。

（3）“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO₄^2－转化为Cr₂O₇^2－，请写出该平衡转化的离子方程式：                                                               。

（4）制取红矾钠后的废水中还含有少量的CrO₄^2－，根据有关标准，含CrO₄^2－的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10^－7 mol·L^－1以下才能排放。含CrO₄^2－的废水处理可用还原法：

CrO₄^2- Cr³⁺Cr(OH)₃。绿矾还原CrO4^2－的离子方程式为：

                                                。

用该方法处理10 m³ CrO₄^2－的物质的量浓度为1.5×10^－3 mol·L^－1的废水，至少需要绿矾（FeSO₄•7H₂O，相对分子质量为278）的质量是        Kg（保留两位小数）。

步骤⑦的操作是         。为进一步得到较为纯净的红矾钠的操作是            

Answer

（1）使反应物接触更充分，加快反应速率，提高原料利用率

（2）除去溶液中的AlO2-、SiO32- （3）2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O

（4）CrO42-+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O 12.51

（5）过滤（或过滤、洗涤、干燥）。 重结晶

【解析】

试题分析：（1）反应①反应时不断搅拌目的是加快反应速率。

（2）氧化煅烧后过滤，滤液中阴离子主要含有CrO42-、AlO2-、SiO32-，由表格中信息可知，调节pH至4.7目的是除去溶液中AlO2-、SiO32-。

（3）CrO42－在酸性溶液中与H+生成Cr2O72-和水，是可逆反应，所以离子方程式为：

2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O

（4）由流程知CrO42-与绿矾中的Fe2+发生了氧化还原反应，在酸性溶液中所以离子方程式为CrO42-+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O 。根据方程式有

CrO42----------------- 3Fe2+

1 3

10×103×1.5×10-3 n 得 n =45mol

需要绿矾的质量m=45×278=12510g=12.51Kg

(5)冷却后晶体析出，需要过滤把溶液和晶体分离，要是晶体更纯就要进行重结晶。

考点：工艺流程