Question

铬渣（主要含Cr₂O₃ ,还有Fe2O₃、Al₂O₃、SiO₂ 等杂质）是铬电镀过程中产生的含铬污泥,实现其综合利用可减少铬产生的环境污染。铬渣的综合利用工艺流程如下:

试回答下列问题:

（1）高温煅烧时,Cr₂O₃参与反应的化学方程式为__________。

（2）“浸出液”调pH时加入的试剂最好为________，除杂时生成Al（OH）₃的离子方程式为________。

（3）加入Na₂S时，硫元素全部以S₂O₃^2-形式存在,写出该反应的离子方程式: ._______

（4）根据图1溶解度信息可知,操作a包含蒸发结晶和______。固体a化学式为________

（5）设计如图装置探究铬的性质,观察到图2装置中铜电极上产生大量的无色气泡，根据上述现象试推测金属铬的化学性质:________。在图3装置中当开关K断开时,铬电极无现象,K闭合时,铬电极上产生大量无色气体,然后气体变为红棕色，根据上述现象试推测金属铬的化学性质:__________。

（6）工业上处理酸性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,使Fe、Cr转化成相当于FeⅠ^Ⅰ[Fe_x^ⅡCr_（2-x）^Ⅲ]O₄（铁氧磁体，罗马数字表示元素价态）的沉淀。每处理1 mol Cr₂O₇^2- ,需加人a molFeSO₄·7H₂O,下列结论正确的是________. （填字母）。

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

5 Cr2O3+7NaCO3+6 NaNO3===10 Na2CrO4+3N2+7CO2 CO2 AlO2-+CO2+2H2O===A(OH)3↓+HCO3- 6S2-+ 8CrO42-+23H2O=== 8Cr(OH)3+ 3S2O32-+22OH- 趁热过滤 Na2SO4 铬比铜活泼性强 铬在稀硝酸中发生钝化 D

【解析】

(1)根据煅烧后的产物确定煅烧过程发生反应的产物，根据电子守恒和元素守恒写出方程式；

(2)浸出液中除含铬酸钠外，还有杂质偏铝酸钠、硅酸钠；偏铝酸根与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀；

(3)根据信息可知,加入Na2S时，主要变化为S2-→S2O32-、CrO42-→Cr(OH)3，据此可写出反应的离子方程式。

(4)根据溶解度曲线可知温度超过50℃后，硫酸钠的溶解度下降，但重铬酸钠溶解度上升，所以趁热过滤可将二者分离。

(5)图2中铜电极产生无色气泡为氢气，所以铜电极为正极，铬电极为负极；图3中铬电极上生成一氧化氮，发生还原反应，为正极，铜电极为负极；

(6)根据元素守恒和电子守恒进行计算。

(1)根据煅烧后的产物可知在煅烧过程中Cr2O3被氧化成Na2CrO4，氧化剂为NaNO3，还原产物为氮气，根据电子守恒和元素守恒可知答案为：5 Cr2O3+7NaCO3+6 NaNO3===10 Na2CrO4+3N2+7CO2；

(2)浸出液中除含铬酸钠外，还有杂质偏铝酸钠、硅酸钠，调节pH将两种杂质分别转化为氢氧化铝和硅酸沉淀除去，最好通入二氧化碳。偏绿酸根与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根(过量CO2)，故答案为：CO2；AlO2-+CO2+2H2O===A(OH)3↓+HCO3-；

(3)根据信息可知,加入Na2S时，主要变化为S2-被氧化成S2O32-，氧化剂为CrO42-，被还原成Cr(OH)3，根据电子守恒和元素守恒可知方程式为：6S2-+ 8CrO42-+23H2O=== 8Cr(OH)3+ 3S2O32-+22OH-；

(4)根据物质的溶解度曲线可知:将溶液蒸发浓缩后，趁热过滤，可以将Na2SO4与Na2Cr2O7分离，得到硫酸钠固体；因此操作a是蒸发结晶、趁热过滤，故答案为：趁热过滤；Na2SO4；

(5)由图2装置中的现象可知，金属铬的活泼性比铜强；而图3装置中K闭合时铬电极上NO3-得电子，则说明铬被稀硝酸氧化生成的氧化物阻止了铬进一步反应，即发生钝化现象，故答案为：铬比铜活泼性强；铬在稀硝酸中发生钝化。

(6)每处理1molCr2O72-，需加入amolFeSO4·7H2O，根据铬原子守恒，1molCr2O72-完全反应后生成mol FeⅠⅠ[FexⅡCr(2-x)Ⅲ]O4，根据铁原子守恒的amol=mol，该反应中得失电子数相等，所以有1mol×2×(6-3)=mol×(3-2)×x，联立解得x=1.5，a=10，故答案为D。