Question

工业以铬铁矿(主要成分为FeO和Cr₂O₃，含有Al₂O₃、SiO₂等杂质)为原料冶炼铬及获得化工原料红矾钠(Na₂Cr₂O₇·2H₂O)，工艺流程如图：

已知：常温下NaBiO₃不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下能将Cr^3＋转化为。

(1)反应之前先将矿石粉碎的目的是________，固体D的主要成分为________。

(2)写出反应④的离子方程式________。

(3)步骤⑤中不能用盐酸代替硫酸的原因是________；将Na₂Cr₂O₇溶液经过________，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠粗晶体。

(4)工业上常用电解铬酐(CrO₃，遇水生成H₂Cr₂O₇和H₂CrO₄)水溶液的方法镀铬，电镀液中需加入适量的催化剂和添加剂，并通过加入H₂O₂提高或降低电镀液中Cr(Ⅲ)的含量，发生的部分反应有：

a．2H^＋＋2e^－＝H₂

b．2H₂O−4e^－＝O₂+4H^＋

c．2＋2H^＋⇌＋H₂O

d．＋14H^＋+6e⁻＝2Cr^3＋+7H₂O

e．2Cr^3＋＋7H₂O−6e^－＝＋14H^＋

①镀件上发生的反应有________(填上述序号)

②电极上放电生成铬的电极反应式为________。

③镀铬过程中H₂O₂体现的化学性质________。

A．仅氧化性    B．仅还原性    C．氧化性和还原性

Answer

增大反应物的接触面积，加快反应速率 Fe(OH)3、Al(OH)3 3NaBiO3＋2Cr3＋＋7OH－＋H2O＝3Bi(OH)3＋2＋3Na＋ 盐酸能将Na2CrO4还原，同时产生Cl2污染环境 蒸发浓缩，冷却结晶 a d ＋8H＋＋6e－＝Cr＋4H2O C

【解析】

铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质)，加入过量稀硫酸，只有二氧化硅不能溶解，固体A为SiO2，溶液B中含有Cr3+、Al3+、Fe2+等离子，在B中加入过氧化氢，将Fe2+氧化生成Fe3+，加入适量NaOH调节溶液的pH可除去Fe3+、Al3+，生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，固体D中含有氢氧化铁、氢氧化铝，溶液E含有Cr3+，在溶液E中加入NaBiO3和NaOH，发生氧化还原反应，生成Bi(OH)3沉淀和Na2CrO4溶液，Na2CrO4溶液酸化可得Na2Cr2O7，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶可得红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)，Na2CrO4溶液中加入Na2S溶液，发生氧化还原反应生成Cr(OH)3沉淀和溶液F，溶液F中主要含有Na2SO4，Cr(OH)3沉淀受热分解生成Cr2O3，用热还原法可以冶炼铬，据此分析解答。

(1)反应之前先将矿石粉碎，可增大反应物的接触面积，加快反应速率，根据上述分析，固体D中含有氢氧化铁、氢氧化铝，故答案为：增大反应物的接触面积，加快反应速率；Fe(OH)3、Al(OH)3；

(2) 常温下NaBiO3不溶于水，在溶液E中加入NaBiO3和NaOH，发生氧化还原反应，生成Bi(OH)3沉淀，反应④的离子方程式为3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2+3Na++3Bi(OH)3，故答案为：3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2+3Na++3Bi(OH)3；

(3) Na2CrO4溶液具有强氧化性，能够氧化氯离子，因此步骤⑤中不能用盐酸代替硫酸；Na2Cr2O7溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即得红矾钠粗晶体，故答案为：盐酸能将Na2CrO4还原，同时产生Cl2污染环境；蒸发浓缩；冷却结晶；

(4)①工业上常用电解铬酐(CrO3，遇水生成H2Cr2O7和H2CrO4)水溶液的方法镀铬，溶液中存在2＋2H＋⇌＋H2O，阴极镀件上发生得到电子的还原反应，因此发生的反应有a．2H＋＋2e－＝H2、d．＋14H＋+6e−＝2Cr3＋+7H2O，故答案为：ad；

②电极上放电生成铬的电极反应式为＋8H＋＋6e－＝Cr＋4H2O，故答案为：＋8H＋＋6e－＝Cr＋4H2O；

③H2Cr2O7和H2CrO4均具有强氧化性，能够氧化H2O2，加入H2O2能够降低电镀液中Cr(Ⅲ)的含量，体现了H2O2的氧化性，因此镀铬过程中体现了H2O2的氧化性和还原性，故答案为C。