Question

工业上用重铬酸钠(Na₂Cr₂O₇)结晶后的母液(含少量杂质Fe³⁺)生产重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)，工艺流程及相关物质溶解度曲线如图：

(1)由Na₂Cr₂O₇生产K₂Cr₂O₇的化学方程式为________________。

(2)由图分析选择冷却结晶的原因是_______________。

(3)向Na₂Cr₂O₇母液中加碱液调pH的目的是_____________。

(4)分离得到固体A的方式为______，用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)中，既能提高产率又可使能耗最低。 

(5)生产工艺中含Cr₂O₇^2-的废水常用于处理废水中的CN^-，处理过程按下图流程进行:

步骤③中，每处理0.3 mol Cr₂O₇^2-时转移电子1.8 mol，该反应的离子方程式为________；

②处理酸性Cr₂O₇^2-废水多采用铁氧磁体法。该法是向废水中加入FeSO₄·7H₂O将Cr₂O₇^2-还原成Cr³⁺，调节pH，Fe、Cr转化成相当于Fe^π[Fe_x^IIICr_(2-x)^III]O₄ (铁氧磁体，罗马数字表示元素价态)的沉淀。处理1 mol Cr₂O₇^2-，需加入a mol FeSO₄·7H₂O，下列结论正确的是_______。 

A.x=0.5，a=6    B.x=0.5，a=10

C.x=1.5，a=6    D.x=1.5，a=10

Answer

Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl K2Cr2O7溶解度随温度变化明显 除去溶液中的Fe3+ 趁热过滤 Ⅱ 26H++3S2O32-+4Cr2O72-=8Cr3++6SO42-+13H2O D

【解析】

由流程可知，溶解后调节pH除去少量杂质Fe3+，过滤后蒸发结晶得到Na2Cr2O7，然后加入KCl发生Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl，结合溶解度曲线图可知，氯化钠的溶解度随温度的变化较小，母液II蒸发浓缩只有析出NaCl(A)，低温下K2Cr2O7的溶解度较小，且K2Cr2O7随温度的变化较大，则母液Ⅲ冷却结晶主要得到K2Cr2O7(B)，据此分析解答(1)~(4)。

(5)①步骤③中，每处理0.3 mol Cr2O72-时转移电子1.8 mol，即1mol Cr2O72-时转移电子6mol，则反应后Cr的化合价变成+3价，根据流程图，S2O32-被氧化为SO42-，据此书写反应的离子方程式；②根据氧化还原反应中得失电子数相等，再结合原子守恒进行计算。

(1)由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl，故答案为：Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl；

(2)由溶解度图可知，低温下K2Cr2O7的溶解度远小于其它组分，随温度的降低，K2Cr2O7的溶解度明显减小，则可通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7晶体，故答案为：K2Cr2O7溶解度随温度变化明显；

(3)母液中含少量杂质Fe3+，向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是除去Fe3+，故答案为：除去溶液中的Fe3+；

(4)氯化钠的溶解度随温度的变化较小，母液II蒸发浓缩只有析出NaCl(A)，分离出氯化钠需要趁热过滤，防止其他物质结晶析出；低温下K2Cr2O7的溶解度较小，且K2Cr2O7随温度的变化较大，则母液Ⅲ冷却结晶主要得到K2Cr2O7(B)，用热水洗涤固体A，回收的洗涤液中含有K2Cr2O7和少量氯化钠，可以转移到母液Ⅱ中，再冷却结晶得到K2Cr2O7，既能提高产率又可使能耗最低，故答案为：趁热过滤；Ⅱ；

(5)①步骤③中，每处理0.3 mol Cr2O72-时转移电子1.8 mol，即1mol Cr2O72-时转移电子6mol，则反应后Cr的化合价变成+3价，根据流程图，S2O32-被氧化为SO42-，因此反应的离子方程式为26H++3S2O32-+4Cr2O72-=8Cr3++6SO42-+13H2O，故答案为：26H++3S2O32-+4Cr2O72-=8Cr3++6SO42-+13H2O；

②处理1mol Cr2O72-，需加入a mol FeSO4•7H2O，根据铬原子守恒得，1mol Cr2O72-完全反应后生成molFeⅡ[FeⅢx•CrⅢ2-x]O4，根据铁原子守恒得amol=mol，该反应中得失电子数相等，1mol×2×3=mol×(3-2)×x，联立上述2个方程解得：x=1.5，a=10，故答案为：D。