Question

铬及其化合物在生产生活中具有十分广泛的用途。工业上以铬铁矿(主要成分是Fe(CrO₂)₂，Cr元素为＋3价。含少量MgCO₃、Al₂O₃、SiO₂等杂质)为原料制取铬酸钠(Na₂CrO₄)晶体，其工艺流程如图：

已知：＋3价Cr在酸性溶液中性质稳定，当pH>9时以CrO形式存在且易被氧化。

（1）如Na₂SiO₃可写成Na₂O·SiO₂，则Fe(CrO₂)₂可写成__。

（2）若省略“过滤2”步骤，产品中可能混有__（写化学式）。

（3）流程中两次使用了H₂O₂进行氧化，第二次氧化时反应的离子方程式为__。

（4）制取铬酸钠后的酸性废水中含有Cr₂O，必须经过处理与净化才能排放。在废水中加入焦炭和铁屑，与酸性Cr₂O溶液形成原电池，使Cr₂O转化为Cr³⁺，再用石灰乳对Cr³⁺进行沉降。该电池的正极反应式为__；沉降Cr³⁺的离子方程式为__，该反应的K=__（列出计算式）。（已知K_sp[Ca(OH₂)]=8×10^-6，K_sp[Cr(OH)₃]=6.3×10^-31）

（5）产品铬酸钠可用如图所示方法冶炼铬。

②的化学方程式为__，在实验室中引发该反应用到的两种药品是__（填化学式）。

Answer

FeO∙Cr2O3 Na[Al(OH)4] 2CrO＋3H2O2＋2OH-=2CrO＋4H2O Cr2O+6e-+14H+=2Cr3+7H2O 2Cr3++Ca(OH)2=Cr(OH)3+3Ca2+ Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3 KClO3、Mg

【解析】

根据化合物中化合价代数和为0，求出Fe元素的化合价，写出氧化物形式；根据氢氧化铝的两性写出杂质的化学式；根据题中图示，判断第二次双氧水氧化CrO2-成为CrO42-，写出离子方程式；根据原电池的正极发生还原反应，写出电极反应，由Cr3+与碱反应生成Cr(OH)3沉淀，写出离子方程式，由离子方程式写出K表达式，根据题中给出的Ksp值求算K值；根据铝热反应写出化学方程式，以此解答。

（1）铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2，Cr元素为＋3价，O元素为-2价，设Fe元素化合价为x，由化合物中化合价代数和为0可知，x+3×2=2×2×2，x=+2，Fe元素为+2价，则Fe(CrO2)2可写成FeO·Cr2O3；答案为FeO·Cr2O3。

（2）Al(OH)3溶于强碱,如果把“过滤2”步骤省略，则pH>11时，Al(OH)3会溶解，引入杂质离子Al(OH)4-，生成Na[Al(OH)4]，使产品不纯；答案为Na[Al(OH)4]。

（3）H2O2第二次氧化CrO2-，使它变为CrO42-，则Cr元素失电子，化合价升高，H2O2中的氧元素得电子，化合价降低，则反应离子方程式为：2CrO2-+3H2O2+2OH−=2CrO42-+4H2O；答案为2CrO2-+3H2O2+2OH−=2CrO42-+4H2O。

（4）在原电池的正极上发生得电子的还原反应，即Cr2O得电子转化为Cr3+，电极反应为Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，用石灰乳对Cr3+进行沉降，沉降Cr3+的离子方程式为：2Cr3++3Ca(OH)2=3Ca2++2Cr(OH)3↓， 由2Cr3++3Ca(OH)2=3Ca2++2Cr(OH)3↓可知，K=，根据Ca(OH)2Ca2++2OH-，Ksp[Ca(OH2)]=c(Ca2+)×c2(OH-)，c(Ca2+)==，Cr(OH)3Cr3++3OH-，Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)×c3(OH-)，c(Cr3+)==，则K=== ；答案为Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，2Cr3++3Ca(OH)2=3Ca2++2Cr(OH)3↓，。

（5）由于Cr2O3熔点很高，Al的金属性比Cr强，利用铝热反应制取Cr，即Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr，实验室引发铝热反应常用Mg和KClO3，其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂；答案为Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr，Mg、KClO3。