Question

铬铁矿的成分主要为 FeCr₂O₄ ，另含有少量 Al₂O₃ 和 SiO₂ 。从铬铁矿中提取铁、铬的化合物，并获得副产物的工艺流程如下：

  已知:铬铁矿FeCr₂O₄ 中Cr元素在化合价为+3，“ 混熔盐 ” 中含有 Na₂CrO₄ 和 NaFeO₂ 等成分，其中 NaFeO₂ 极易水解。试回答下列问题：

(1) “滤渣 1 ”为红褐色沉淀，其化学式为 _________________ ；

(2) 向滤液①中加 H₂SO₄ “调“ pH ”的目的：一是使 CrO 转化为 Cr₂O，离子方程式为 __________________ ；二是______________ 。

(3) “煅烧”铬铁矿时，主要成分反应的化学方程式为 _____________________ 。

(4) 根据下图溶解度(S)~温度(T) 曲线判断，

对滤液②进行的最佳“分离”方法为 ________( 填序号 ) 。                                              

A. 蒸发结晶  B. 蒸发浓缩，趁热过滤  C. 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤

(5) “反应”的离子方程式为 ____________________________ 。

(6) 已知 25 ℃时，Cr(OH) ₃ 的溶度积常数 K_sp [Cr(OH) ₃ ]= 1.0 × 10 ^-32 。则使 Cr ³⁺恰好完全沉淀，即溶液中c(Cr ³⁺ )=1.0 × 10 ^-5 mol/L 时，应调节pH 的最小值a为________。

Answer

Fe(OH) 3 2CrO+2H ＋ = Cr2O +H2O 使 Al O 、 SiO转化为沉淀，便于过滤分离 4FeCr2O 4 +20NaOH + 7O2 8Na2CrO4+ 4NaFeO2+10H2O B 3SO2 + Cr2O + 2H ＋ ===2Cr3 ++ 3SO+ H2O 5

【解析】

FeCr2O4、Al2O3、SiO2和氢氧化钠煅烧生成Na2CrO4和NaFeO2、NaAlO2、Na2SiO3；Na2CrO4和NaFeO2、NaAlO2、Na2SiO3中加水，Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3溶于水，NaFeO2水解为Fe(OH)3沉淀和氢氧化钠，过滤出Fe(OH)3沉淀，滤液中加入硫酸调节pH，使 CrO 转化为Cr2O，使 Al O、SiO转化为沉淀氢氧化铝、硅酸沉淀；根据溶解度(S)~温度(T) 曲线，蒸发浓缩，趁热过滤可分离出硫酸钠，向母液中通入SO2把Cr2O还原为Cr3 +，加入氢氧化钠生成Cr(OH) 3沉淀。

(1) NaFeO2水解为Fe(OH)3沉淀和氢氧化钠，所以“滤渣 1 ”为红褐色沉淀，其化学式为Fe(OH)3；

(2) 向滤液①中加H2SO4调“ pH ”的目的：一是使 CrO 转化为Cr2O，根据电荷守恒，离子方程式为2CrO+2H ＋= Cr2O +H2O；二是使 Al O、SiO转化为氢氧化铝、硅酸沉淀，便于过滤分离；

(3) “煅烧”铬铁矿时，FeCr2O4、Al2O3、SiO2和氢氧化钠煅烧生成Na2CrO4和NaFeO2、NaAlO2、Na2SiO3，主要成分反应的化学方程式为4FeCr2O4 +20NaOH + 7O28Na2CrO4+ 4NaFeO2+10H2O；

(4) 根据溶解度(S)~温度(T) 曲线，在较高温度下析出硫酸钠沉淀，对滤液②分离出硫酸钠的最佳“分离”方法为蒸发浓缩，趁热过滤，选B；

(5) “反应”过程是向母液中通入SO2把Cr2O还原为Cr3 +，反应的离子方程式是3SO2 + Cr2O + 2H ＋===2Cr3 ++ 3SO+ H2O；

(6)使Cr 3+恰好完全沉淀，即溶液中c(Cr 3+)=1.0 × 10-5mol/L时，c(OH-)==1.0 × 10-9mol/L，应调节pH 的最小值a为5。