Question

铬(Cr)硬度大､抗腐蚀性和耐磨性好，具有广泛的应用前景｡一种以铬铁矿(含FeCr₂O₄及少量Al₂O₃､SiO₂等)为原料制备金属铬的工艺流程如下:

回答下列问题:

(1)“高温焙烧”中主要反应的化学方程式为____｡

(2)为提高“水浸”的浸取率，除了适当升高温度，还可采取的措施是____｡

(3)“滤渣1”是一种红棕色固体，为检验其中的金属元素，可选择的常用试剂是____｡“滤渣2”的主要成分是__________｡

(4)“调pH”的目的是____｡

(5)“热还原”主要是利用焦炭与重铬酸盐得到Cr₂O₃和另一种固体产物，该固体产物可返回__________工序循环使用｡

(6)可用铝热法还原Cr₂O₃制备铬单质，铝热反应中镁带的作用是____;还可用惰性电极电解硫酸铬钾[KCr(SO₄)₂]溶液制备，阴极的电极反应式为____｡

Answer

4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+CO2， 适当延长浸取时间或搅拌 盐酸(或稀硫酸)、KSCN溶液 H2SiO3和Al(OH)3 增大H+浓度，使平衡2+2H+2+H2O方向移动，将Na2CO4转化为Na2Cr2O7 高温熔烧 引燃剂(或利用镁条燃烧放出的热量引发铝热反应) Cr3++3e-= Cr

【解析】

根据流程：铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2，还含有Fe2O3、A12O3、SiO2等杂质]在空气中与纯碱高温煅烧，发生反应：Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑、SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+CO2，得到含有NaA1O2、Na2SiO3、Na2CrO4、Fe2O3的固体产物，水浸，Fe2O3不溶，滤渣I为Fe2O3，滤液I含有NaA1O2、Na2SiO3、Na2CrO4，通入二氧化碳调节pH值使NaA1O2、Na2SiO3转化为Al(OH)3和H2SiO3，发生反应：2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3，Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3，则滤渣2为Al(OH)3和H2SiO3，滤液主要含有CrO42-，再次调节pH发生反应：2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O，将CrO42-转化为Cr2O72-，用碳作还原剂，热还原法将Na2Cr2O7转化为Cr2O3同时生成碳酸钠和CO，发生反应：Na2Cr2O7+2CNa2CO3+ Cr2O3+CO↑；利用铝热法还原Cr2O3制取金属铬，据此分析解答。

(1)“高温焙烧”中主要反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+CO2；

(2)为提高“水浸”的浸取率，除了适当升高温度，还可采取的措施是适当延长浸取时间或搅拌；

(3)根据分析，滤渣I为Fe2O3，为检验其中的金属元素，先用盐酸(或稀硫酸)溶解转化为Fe3+，再加入KSCN溶液，若溶液变为血红色，则证明含有铁元素；“滤渣2”的主要成分是Al(OH)3和H2SiO3；

(4)调节pH的目的是增大溶液中H+的浓度，使反应2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O平衡正向移动，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7；

(5)“热还原”主要是利用焦炭与重铬酸盐得到Cr2O3和另一种固体产物，发生反应：Na2Cr2O7+2CNa2CO3+ Cr2O3+CO↑，该Na2CO3固体产物可返回高温熔烧工序循环使用；

(6)可用铝热法还原Cr2O3制备铬单质，铝热反应中镁带的作用是作引燃剂，利用镁条燃烧放出的热量引发铝热反应；还可用惰性电极电解硫酸铬钾[KCr(SO4)2]溶液制备，阴极上电解质溶液中的阳离子放电，根据放电顺序，Cr3+在阴极放电，电极反应式为Cr3++3e-= Cr。