Question

电镀污泥主要含有Cr₂O₃、NiO和Fe₂O₃等物质，可制备Na₂Cr₂O₇溶液和NiSO₄·6H₂O晶体，实现有害物质的资源化利用。已知黄钠铁矾［NaFe₃(SO₄)₂(OH)₆］是一种浅黄色的难溶物，具有沉淀颗粒大、沉降速率快、容易过滤的特点。  

（1）焙烧时Cr₂O₃被氧化为Na₂CrO₄，该反应的化学方程式为_______________。

（2）写出酸化时CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-的离子方程式：_________________。

（3）①加入CaCO₃的目的是中和溶液中的酸，调节溶液pH，提高铁的去除率。溶液pH对除铁效率影响如下图所示。

则除铁时应控制溶液的pH为____________（填序号）。

A．0.5~1.5            B．1.5~2.5           C．2.5~3.5

②除铁时发生反应的离子方程式为___________。

③若除铁时pH稍大会生成Fe(OH)₃胶体，显著降低除铁效率，原因是____________。

（4）从滤液中获取NiSO₄·6H₂O晶体的操作为________、冷却结晶、过滤、_________、干燥。

Answer

2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO22CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2OB3Fe3++3CaCO3+Na++5SO42-+3H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6↓+3CaSO4↓+3CO2↑生成Fe(OH)3胶体的颗粒小、沉淀速率慢、不容易过滤蒸发浓缩洗涤

【解析】将电镀污泥、碳酸钠和空气焙烧，发生反应2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2↑，然后水浸Na2CrO4溶于水、NiO和Fe2O3难溶于水，然后过滤得到滤液，向滤液中加入稀硫酸，发生反应2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O，然后利用物质的溶解度不同分离得到硫酸钠和Na2Cr2O7溶液；向滤渣中加入稀硫酸，发生反应NiO+H2SO4=NiSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，向溶液中加入CaCO3来中和溶液中的酸，同时调节溶液的pH，根据图2知，pH为1.5-2.5时铁元素的去除率较大，根据流程图知，生成的沉淀有NaFe3(SO4)2(OH)6、CaSO4，所以去除铁元素时发生的离子反应方程式为3Fe3++3CaCO3+Na++5SO42-+3H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6+3CaSO4+3CO2↑，然后过滤得到沉淀NaFe3(SO4)2(OH)6、CaSO4和溶液NiSO4，然后采用蒸发浓缩、冷却结晶方法得到NiSO4•6H2O晶体；

(1)通过以上分析知，三氧化二铬和碳酸钠、氧气在高温下反应方程式为2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2↑；
(2)根据以上分析知，酸性条件下CrO42-和氢离子反应生成Cr2O72-和水，离子方程式为2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O；
(3)①根据图2知，pH在0-3左右，pH越大铁元素的去除率越高，pH＞3后，pH越大铁元素的去除率减小，铁的去除率在pH为1.5-2.5时较高，故选B；
②根据以上分析知，发生的离子反应方程式为3Fe3++3CaCO3+Na++5SO42-+3H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6+3CaSO4+3CO2↑；
③胶体颗粒小，沉淀速率慢且不容易过滤，导致除铁效率低；
(4)从溶液中获取晶体的方法为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，蒸发浓缩增大溶液浓度，洗涤除去杂质。

点睛：准确分析流程图中各个步骤发生的反应及操作方法是解本题关键，知道将电镀污泥、碳酸钠和空气焙烧，发生反应2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2↑，然后水浸Na2CrO4溶于水、NiO和Fe2O3难溶于水，然后过滤得到滤液，向滤液中加入稀硫酸，发生反应2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O，然后利用物质的溶解度不同分离得到硫酸钠和Na2Cr2O7溶液；向滤渣中加入稀硫酸，发生反应NiO+H2SO4=NiSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，向溶液中加入CaCO3来中和溶液中的酸，同时调节溶液的pH，根据图2知，pH为1.5-2.5时铁元素的去除率较大，根据流程图知，生成的沉淀有NaFe3(SO4)2(OH)6、CaSO4，所以去除铁元素时发生的离子反应方程式为3Fe3++3CaCO3+Na++5SO42-+3H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6+3CaSO4+3CO2↑，然后过滤得到沉淀NaFe3(SO4)2(OH)6、CaSO4和溶液NiSO4，然后采用蒸发浓缩、冷却结晶方法得到NiSO4•6H2O晶体，据此分析解答。