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图所示，涉及的主要反应是：6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃12Na₂CrO₄+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：△H=-725.5kJ/mol、△H=-285.8kJ/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0.1mg/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)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2；

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

(5)①6Fe+Cr2O72-+2H++17H2O=6Fe(OH)3↓+2Cr(OH)3↓+6H2↑；②

【解析】

试题分析：（1）⑤中溶液金属阳离子为钠离子、钾离子，检验方法是焰色反应，故答案为：焰色反应；

（2）由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解，SiO32-+H2OHSiO3-+OH-、HSiO3-+H2OH2SiO3+OH-、AlO2-+2H2OAl（OH）3+OH-，降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时能使它们完全水解生成沉淀，故答案为：SiO32-，AlO2-；

（3）二氧化硅与碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳，该反应为SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2，故答案为：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2；

（4）甲醇和氢气的燃烧热书写其热化学方程式分别为：

①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l），△H1=-1451kJ/mol；

②2H2（g）+O2（g）═2H2O（l），△H2=-571.6KJ/mol，

根据盖斯定律，反应CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（l）+H2O（l）

可以看成是方程式×②-①×；所以△H=×（-571.6kJ/mol）-（-1451kJ/mol）×=-131.9kJ/mol，

故答案为：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（l）+H2O（l）△H=-131.9kJ/mol；

（5）①用Fe为阳极进行电解，总反应：Fe+2H+═Fe2++H2↑；Cr2O72-具有强氧化性，可以将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为2Cr3+，反应的实质是：6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O，Cr2O72-与Fe2+反应的过程中，都将消耗大量的H+，使溶液pH上升，促使Fe3+、Cr3+结合氢氧根离子最终转化为Fe（OH）3、Cr（OH）3沉淀，综上可得：电解法处理废水的总反应的离子方程式6Fe+Cr2O72-+2H++17H2O=6Fe（OH）3↓+2Cr（OH）3↓+6H2↑，故答案为：6Fe+Cr2O72-+2H++17H2O=6Fe（OH）3↓+2Cr（OH）3↓+6H2↑；

②若地表水铬含量最高限值是0.1mg/L，换算成物质的量浓度c（Cr3+）=mol/L，要使溶液中c（Cr3+）降到符合地表水限值，已知Cr（OH）3的Ksp = 6.3 × 10-31 = c（Cr3+） × c3（OH-），须调节溶液的c（OH-） ≥ mol/L。

考点：考查了制备实验方案的设计；物质分离和提纯的相关知识。