Question

铬是一种银白色金属，化学性质稳定，在化合物中常见价态为+2、+3和+6价等。工业上以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr₂O₃，含有Al₂O₃、SiO₂等杂质)为主要原料生产金属铬和重铬酸钠Na₂Cr₂O₇·2H₂O(已知Na₂Cr₂O₇是一种强氧化剂) ，其主要工艺流程如图所示：

查阅资料得知：常温下，NaBiO₃不溶于水有强氧化性，在碱性条件下能将Cr³⁺转化为。回答下列问题：

(1)工业上常采用热还原法制备金属铬，写出以Cr₂O₃为原料，利用铝热反应制取金属铬的化学方程式：____________。

(2)酸化滤液D时，不选用盐酸的原因是____________ 。

(3)固体E的主要成分是Na₂SO₄，根据工艺流程图分析操作a为______、_____、洗涤、干燥。

(4)已知含+6价铬的污水会污染环境，电镀厂产生的镀铜废水中往往含有一定量的。

①Cr(OH)₃的化学性质与Al(OH)₃ 相似。在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，是因为________(用离子方程式表示)。

②下列溶液中可以最佳代替上述流程中Na₂S₂O₃溶液的是_______(填字母)。

A.FeSO₄溶液        B.浓H₂SO₄      C.酸性KMnO₄溶液     D.Na₂SO₃溶液

③上述流程中，每消耗0.1 mol Na₂S₂O₃转移0.8 mol e^-，则加入Na₂S₂O₃溶液时发生反应的离子方程式为__________________。

Answer

Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr 盐酸中的Cl﹣会被氧化，产生Cl2 蒸发结晶 趁热过滤 Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O D 3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=8Cr3++6SO42-+13H2O

【解析】

铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质)加入过量硫酸，反应生成铝离子、亚铁离子和铬离子，固体为二氧化硅，滤液加入过量的过氧化氢氧化后，调节pH值，生成氢氧化铁沉淀，溶液C加入NaBiO3和氢氧化钠，将Cr3+转化为，生成氢氧化铝沉淀，硫酸酸化滤液后生成Na2Cr2O7，最后蒸发结晶、趁热过滤。

（1）利用铝热反应制取金属铬的化学方程式为Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr。

（2）酸化滤液D时，不选用盐酸的原因是：Na2Cr2O7是一种强氧化剂，能将Cl-会被氧化，产生Cl2。

（3）由图中信息可知，Na2Cr2O7和Na2SO4溶解度随温度变化情况存在明显差异，在较高温度下硫酸钠的溶解度随着温度升高而减小，故可利用蒸发结晶、趁热过滤的方法进行分离，实际操作为：蒸发结晶、趁热过滤。

（4）①Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似，也能溶解在NaOH溶液中，因此加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，否则Cr(OH)3会溶解，该反应的离子方程式为Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O。

②上述流程中Na2S2O3溶液的作用是还原剂，同时氧化产物为Na2SO4，没有增加溶液的成分，故D符合题意。

③每消耗0.1molNa2S2O3转移0.8mole-，说明其氧化产物全部为Na2SO4，此时发生反应的离子方程式为：3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=8Cr3++6SO42-+13H2O。