Question

重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）是一种强氧化剂，在实验室和工业中都有很广泛的应用。同时，由于其具有致癌作用，也是环境污染物之一，必须进行处理。工业上通常以铬铁矿（主要成分为FeO•Cr₂O₃，另外还含有SiO₂、Al₂O₃等杂质）为原料制备重铬酸钾，主要流程如下图所示：

已知：①NaFeO₂遇水强烈水解,生成红褐色物质；

②2CrO₄^2—（黄色）+2H⁺Cr₂O₇^2—（橙色）+H₂O

请回答下列问题：

Ⅰ.（1）滤液1的溶质除Na₂CrO₄、Na₂SiO₃外，还含有（填化学式）_________________；

（2）由滤液2转化为Na₂Cr₂O₇溶液过程中，能说明反应达平衡状态的是_______（填字母代号）；

          a．溶液的颜色不变  b．v (CrO₄^2—)= 2v (Cr₂O₇^2—) c.Cr₂O₇^2—和CrO₄^2—的浓度相同

（3）向Na₂Cr₂O₇溶液中加入KCl固体，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加热浓缩、______________、过滤、洗涤、干燥。

Ⅱ．工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2—和CrO₄^2—，常用还原沉淀法处理。该方法的工艺流程为：

（4）请写出Cr₂O₇^2―与FeSO₄溶液在酸性条件下反应的离子方程式___________________；    

（5）已知常温下，Cr(OH)₃的溶度积Ksp＝10^-32，要使第步过程中c(Cr³⁺)降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至__________________________。

Answer

NaAlO2、NaOH a 冷却结晶 Cr2O72― + 6 Fe2+ + 14H+ ＝ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 5

【解析】煅烧时，铬铁矿中FeO•Cr2O3、SiO2、Al2O3分别转化为NaFeO2、Na2CrO4、Na2SiO3和NaAlO2。水浸时，NaFeO2遇水强烈水解,生成红褐色物质是氢氧化铁，另外还生成氢氧化钠；

Ⅰ.（1）滤液1的溶质除Na2CrO4、Na2SiO3外，还含有NaAlO2、NaOH ；

（2）由滤液2转化为Na2Cr2O7溶液过程中，由2CrO42—（黄色）+2H+Cr2O72—（橙色）+H2O可知，溶液由黄色转化为橙红色，所以当溶液颜色不变时能说明反应达平衡状态，选a； b．v (CrO42—)= 2v (Cr2O72—)不能表示正反应速率和逆反应速率相等，所以不能说明反应是否达到平衡状态；c.Cr2O72—和CrO42—的浓度相同不能表示它们的浓度不再发生变化，所以也不能说明反应达到平衡状态。

（3）根据流程，向Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体可以获得K2Cr2O7晶体，说明在反应混合物中，重铬酸钾的溶液度是最小的，而氯化钠的溶液度随温度变化不大，所以可以用加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等一系列操作得到K2Cr2O7晶体。

Ⅱ．（4）由流程可知，Cr2O72―可以FeSO4溶液在酸性条件下还原为Cr3+，而Fe2+被氧化为Fe3+，所以反应的离子方程式为Cr2O72― + 6 Fe2+ + 14H+ ＝ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O；

（5）已知常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝10-32，要使第步过程中c(Cr3+)降至10-5mol/L，根据Ksp=c(Cr3+) (OH-)，可得c(OH-)=mol/L,所以c(H+)=10-5mol/L，pH= -lgC(H+)=5，所以溶液的pH应调至5。