Question

（14）铬是一种银白色金属，化学性质稳定，以+2、+3和+6价为常见价态。工业上以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr₂O₃ ，含有Al₂O₃、SiO₂等杂质)为主要原料生产金属铬和重铬酸钠Na₂Cr₂O₇·2H₂O（已知Na₂Cr₂O₇是一种强氧化剂），其主要工艺流程如下：

查阅资料得知:

①常温下，NaBiO₃不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将Cr³⁺转化为CrO₄^2－

②常温下，Ksp[Cr(OH)₃]=6.3×10^-31

回答下列问题：

（1）工业上常采用热还原法制备金属铬，写出以Cr₂O₃为原料，利用铝  热反应制取金属铬的化学方程式                         。

（2）酸化滤液D时，不选用盐酸的原因是             。

（3）固体E的主要成分是Na₂SO₄，根据下图分析操作a为               、              。

（4）已知含+6价铬的污水会污染环境。电镀厂产生的镀铜废水中往往含有一定量的Cr₂O₇^2-，处理该废水常用还原沉淀法，具体流程如下：

①Cr(OH)₃的化学性质与Al(OH)₃相似。在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，是因为                                   ；

②下列溶液中可以代替上述流程中Na₂S₂O₃溶液的是        （填选项序号）；

A.FeSO₄溶液    B.浓H₂SO₄     C.酸性KMnO₄溶液      D.Na₂SO₃溶液

③调整溶液的pH=5时，通过列式计算说明溶液中的Cr³⁺是否沉淀完全           ；

④上述流程中，每消耗0.1molNa₂S₂O₃转移0.8mole^-，则加入Na₂S₂O₃溶液时发生反应的离子方程式为                                    。

Answer

(14分)

（1）Cr2O3 +2Al Al2O3 +2Cr （2分，物质正确但没有配平给1分）

（2）盐酸中的Cl-会被氧化，产生Cl2 （2分，答案合理即可给分）

（3）蒸发结晶、趁热过滤（各1分，共2分）

（4）①pH过高Cr(OH)3会与过量的NaOH 反应（2分，写方程式或其他合理表述均可给分）②D（2分）

③c(Cr3+)·(10-9)3=6.3×10-31 c(Cr3+)= 6.3×10-4（1分）

c(Cr3+)>10-5，所以没有沉淀完全（1分）

④3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=8Cr3++6SO42-+13H2O （2分，物质正确但是没配平给1分）

【解析】

试题分析：（1）利用铝热反应制取金属铬的化学方程式：Cr2O3 +2Al Al2O3 +2Cr

（2）酸化滤液D时，不选用盐酸的原因是Na2Cr2O7是一种强氧化剂，能将Cl-会被氧化，产生Cl2 。

（3）Na2Cr2O7和Na2SO4溶解度随温度变化情况存在明显差异，故可利用冷却结晶的方法进行分离，实际操作为蒸发结晶、趁热过滤。

（4）①Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似，也能溶解在NaOH溶液中，因此加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，过高说明NaOH明显过量，会溶解Cr(OH)3生成NaCrO2;

②上述流程中Na2S2O3溶液的作用是还原剂，同时氧化产物为Na2SO4，没有增加溶液的成分，故选项D符合题意。

③当溶液的pH=5时，C(OH-)=10-9mol/L，c(Cr3+)·(10-9)3=6.3×10-31 c(Cr3+)= 6.3×10-4 c(Cr3+)>10-5，所以没有沉淀完全。

④每消耗0.1molNa2S2O3转移0.8mole-，说明其氧化产物全部为Na2SO4，此时发生反应的离子方程式为：3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=8Cr3++6SO42-+13H2O

考点：无机化工流程 涉及化学反应原理、实验操作评价、溶度积的计算及氧化还原反应等。