Question

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），其主要工艺流程如下：

已知：①Na₂Cr₂O₇是一种强氧化剂

②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—

⑴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：                    ；

⑵酸化滤液D时，不选用盐酸的原因是            ；

⑶固体E的主要成分是Na₂SO₄，根据下图分析操作a为            ；

⑷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                         ；

⑸根据有关国家标准，含CrO₄^2—的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10^—7mol·L^—1以下才能排放。用以下方法处理废水：加入可溶性钡盐生成BaCrO₄沉淀[K_sp(BaCrO₄)＝1.2×10^—10]，再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba²⁺。则加入可溶性钡盐后的废水中Ba²⁺的浓度应不小于            mol·L^—1，废水处理后方能达到国家排放标准。

Answer

（1）Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr

（2）盐酸中的Cl-会被氧化，产生Cl2

（3）蒸发结晶、趁热过滤

（4）①pH过高Cr(OH)3会与过量的NaOH反应

②D（2分）

③3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=8Cr3++6SO42-+13H2O

④c(Cr3+)·(10-9)3=6.3×10-31c(Cr3+)=6.3×10-4（1分）c(Cr3+)>10-5，所以没有沉淀完全

【解析】（1）利用铝热反应制取金属铬的化学方程式：Cr2O3 +2AlAl2O3 +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- + 13H2O④当溶液的pH=5时，C(OH-)=10-9 mol/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。

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。