Question

以铬铁矿［主要成份为Fe(CrO₂)₂，含有Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂等杂质］为主要原料生产重铬酸钠晶体（Na₂Cr₂O_7·2H₂O）的主要工艺流程如图：

（1）煅烧过程中，铬铁矿中的Al₂O₃与纯碱反应的化学方程式为：____。

（2）滤渣1的成分为_____，滤渣2的成分为_____。

（3）该工艺中某种产物可以再利用，该物质的化学式为：_____。

（4）酸化时发生的反应为：2CrO₄^2-+2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O，若1L酸化后所得溶液中含铬元素的质量为28.6g，CrO₄^2-有转化为Cr₂O₇^2-。

①酸化时发生反应的平衡常数的表达式为K=_____。

②酸化后所得溶液中c(Cr₂O₇^2-)=____。

（3）根据有关国家标准，含CrO₄^2-的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10^-7mol·L^-1以下才能排放。含CrO₄^2-的废水处理通常有以下两种方法。

①沉淀法：加入可溶性钡盐生成BaCrO₄沉淀［K_sp(BaCrO₄)=1.2×10^-10］，再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba²⁺。加入可溶性钡盐后的废水中Ba²⁺的浓度应不小于____mol·L^-1，后续废水处理方能达到国家排放标准。

②还原法：CrO₄^2-Cr³⁺Cr(OH)₃。写出酸性条件下CrO₄^2-与绿矾反应的离子方程式____。

Answer

Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑ Fe2O3 H2SiO3、Al(OH)3 CO2 0.25mol·L-1 2.4×10-4

【解析】

铬铁矿[主要成份为Fe(CrO2)2，含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质]经过空气、纯碱在高温煅烧条件下生成Fe2O3、Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3、CO2，加入水浸出过滤时，Fe2O3不溶于水而沉淀，向滤液中通入CO2后，生成不溶于水的H2SiO3、Al(OH)3，滤液中主要成分为Na2CrO4、碳酸氢钠(或碳酸钠)，加入稀硫酸后，Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，碳酸氢钠(或碳酸钠)转化为硫酸钠，然后经过分离得到Na2Cr2O7·2H2O，以此解答本题。

（1）根据流程图可知，煅烧过程中，铬铁矿中的Al2O3与纯碱反应生成了CO2，然后依据元素守恒配平，得化学方程式为：Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑；

（2）由上述分析可知，滤渣1为Fe2O3；滤渣2为H2SiO3、Al(OH)3；

（3）由流程图可知，可循环利用的物质为CO2；

（4）①根据平衡常数定义：可逆化学反应达到平衡状态时生成物与反应物的浓度（方程式系数幂次方）乘积比或反应产物与反应底物的浓度（方程式系数幂次方）乘积比可知，该反应平衡常数为：；

②若1L酸化后所得溶液中含铬元素的质量为28.6g，有转化为，说明铬元素有转化为，根据守恒列关系式：

则n=0.25mol，n()剩余=0.05mol；则①酸化后所得溶液中c()==0.25mol•L-1；

（3）①=5×10-7×c(Ba2+)=1.2×10-10，解得c(Ba2+)=2.4×10-4mol/L；

②酸性条件下与亚铁离子反应生成Cr3+和Fe3+、水，根据氧化还原反应得失电子守恒、电荷守恒以及原子守恒可知其反应的离子方程式为：。