Question

铬鞣剂[Cr(OH)SO₄]可用于提高皮革的耐曲折强度。一种以铬渣(含Cr₂O₃及少量Fe₂O₃、CaO、Al₂O₃、SiO₂等杂质)为原料制备Cr(OH)SO₄的工艺流程如图：

回答下列问题：

(1)“焙烧”时发生的主要的化学方程式为__。

(2)“水浸”过程中，物料的粒度(颗粒大小)对铬残余量的影响如图所示，则最佳反应条件为__。

(3)“滤渣2”主要成分为Al(OH)₃和__(填化学式)，“过滤2”后，将溶液pH调至a(a小于6.5)，发生的离子反应为__，若1L所得溶液中含铬元素的质量为28.6g，有转化为。酸化后所得溶液中c()=__。

(4)根据有关国家标准，含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。含的废水处理通常可用沉淀法：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。

(5)已知CH₃OH在酸性条件下可被氧化生成CO₂，写出Na₂Cr₂O₇与CH₃OH反应生成Cr(OH)SO₄的化学方程式__。

(6)某厂用m₁kg的铬渣(含Cr₂O₃40%)制备Cr(OH)SO₄，最终得到产品m₂kg，则产率为__。

Answer

2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2 物质的粒度为60目 H2SiO3 2+2H+⇌+H2O 0.25mol·L−1 2.4×10−4 Na2Cr2O7+CH3OH+3H2SO4=2Cr(OH)SO4+CO2↑+Na2SO4+4H2O

【解析】

由流程可知，铬渣加入纯碱、空气和辅料氧化煅烧， Cr2O3转化为 Na2CrO4，存在的副反应：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑，且水浸之后滤渣1中还原氧化铁和氢氧化钙，加入稀硫酸调节pH，除去溶液中的AlO2-、SiO32-，则滤渣2为氢氧化铝、硅酸；滤液中存在2+2H+⇌+H2O，经调节pH=a、蒸发结晶后可生成重铬酸钠，然后加入甲醇、硫酸将重铬酸钠还原为Cr(OH)SO4，据此分析解答。

(1)“焙烧”时 Cr2O3转化为 Na2CrO4，反应化学方程式是2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO2，故答案为：2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO2；

(2)由图可知，“水浸”过程中，物料的粒度(颗粒大小)为60目时铬残余量最小，则最佳的反应条件为60目，故答案为：物质的粒度为60目；

(3)“滤渣2”的主要成分为Al(OH)3和H2SiO3，“过滤2”后，将溶液pH调至a，a小于6.5，目的是使转化为+H2O，酸化时发生的反应为：2+2H+⇌+H2O，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，根据铬元素守恒，存在关系式：2Cr～2～，n()剩余=×=0.05mol，则n()=0.25mol，因此酸化后所得溶液中c()==0.25mol•L-1， 故答案为：H2SiO3 ； 2+2H+⇌+H2O；0.25mol•L-1；

(4)根据沉淀溶解平衡BaCrO4⇌+Ba2+，有Ksp(BaCrO4)=c()×c(Ba2+) =1.2×10-10=5.0×10-7×c(Ba2+)，解得：c(Ba2+)=2.4×10-4mol/L，故答案为：2.4×10-4；

(5)CH3OH 被氧化生成 CO2，根据流程图，Na2Cr2O7被还原为 Cr(OH)SO4，反应的化学方程式为Na2Cr2O7+3H2SO4+CH3OH=2Cr(OH)SO4+Na2SO4+CO2↑+4H2O，故答案为：Na2Cr2O7+3H2SO4+CH3OH=2Cr(OH)SO4+Na2SO4+CO2↑+4H2O；

(6)用m1kg 的铬渣(含 Cr2O3 40%)制备 Cr(OH)SO4，最终得到产品m2kg，由Cr原子守恒可知理论上生成产品的质量为×165g/mol×2kg=kg，则产率为×100%=×100%，故答案为：×100%。