Question

某工业废料料中含有Cr(OH)₃、Al₂O₃、CuO、NiO等物质，工业上通过下列流程回收其中有用的金属和制取Na₂Cr₂O₇。

已知：

①“水浸过滤”后的溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂等物质

②除去滤渣II后，溶液中存在反应2CrO₄^2-+2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O

③Na₂Cr₂O₇、Na₂CrO₄在不同温度下的溶解度（g/100 g H₂O)如下表：

(1) “焙烧”过程中生成NaAlO₂化学方程式为_____________________。

(2)生成滤渣II时,需加入适量稀硫酸调节溶液的pH除去A1O₂^-。若稀硫酸过量，则因过量引起反应的离子方程式为______________________。

(3) “系列操作”为：继续加入稀硫酸、_____、冷却结晶、过滤。继续加入稀硫酸的目的是_____________，滤渣III的主要成分是_________(填化学式)。

(4)工业上还可以在“水浸过滤’’后的溶液中加人适量稀硫酸，用石墨作电极电解生产金属铬，阴极的电极反应式为______________。

(5)流程图最后的“滤液”中仍然有残留的Na₂Cr₂O₇。Cr为重金属元素，若含量过高就排入河流中，会对河水造成重金属污染。为测定“滤液”中的c(Na₂Cr₂O₇)，某实验小组取“滤液”20mL，水稀释至250 mL，再取稀释后的溶液25 mL于锥形瓶中，用c mol • L^-1的FeSO₄溶液进行氧化还原滴定，到终点时消耗FeSO₄溶液体积为V mL[已知发生的反应为Na₂Cr₂O₇ + FeSO₄ + H₂ SO₄Na₂SO₄+ Cr₂(SO₄) ₃ + Fe₂(SO₄)₃ + H₂O(未配平)]，则“滤液”中的(Na₂Cr₂O₇)=______mol·L^-1。

Answer

A12O3+NaCO32NaAlO2+CO2↑ A1(OH)3+3H+==Al3++3H2O 蒸发浓缩 促进化学平衡2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O向正反应方向移动，尽可能生成更多的Na2Cr2O7 Na2Cr2O7 Cr2O72-+14H++12e-==2Cr↓+7H2O

【解析】由已知，结合流程，以含有Cr(OH)3、Al2O3、CuO、NiO等物质的工业废料为原料，烘干后加入碳酸钠在空气中高温焙烧，发生反应4Cr(OH)3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+6H2O+4CO2，Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑，水浸后过滤得到滤渣CuO、NiO，滤液为Na2CrO4，NaAlO2等，调节溶液pH，沉淀偏铝酸根离子，过滤得到滤液Na2CrO4，加入硫酸酸化，生成重铬酸钠溶液，通过提纯得到重铬酸钠。

（1）由上述分析“焙烧”过程中生成NaAlO2化学方程式为：Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑。

（2）加入适量稀硫酸调节溶液的pH除去A1O2-，得到A1(OH)3（滤渣II），若稀硫酸过量，A1(OH)3会反应，离子方程式为：A1(OH)3+3H+=Al3++3H2O。

（3）加入硫酸酸化，发生反应2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，生成重铬酸钠溶液，“系列操作”是为了提纯得到重铬酸钠，操作为：继续加入稀硫酸、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗剂、干燥等；继续加入稀硫酸是为了促进化学平衡2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O向正反应方向移动，尽可能生成更多的Na2Cr2O7；滤渣III的主要成分是：Na2Cr2O7。

（4）在“水浸过滤’’后的溶液中加人适量稀硫酸，生成重铬酸钠溶液，用石墨作电极电解生产金属铬，Cr2O72-在阴极发生得电子还原反应，+6价Cr变为0价，电极反应式为：Cr2O72-+14H++12e-=2Cr↓+7H2O。

（5）根据题意，取了滤液的进行滴定，即2×10-3L，由Na2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4=Na2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3 +7H2O得：n(Na2Cr2O7)= n(FeSO4)= ×V×10-3L×c mol • L-1，所以c(Na2Cr2O7)= ×V×10-3L×c mol • L-1÷2×10-3L=mol•L-1。