Question

三氧化二铬常用作搪瓷、陶瓷、人造革、建筑材料的着色剂，有机化学合成的催化剂等。某化工厂用含有铬、锌、铜、铁、钴（Co）等单质的工业废料制备三氧化二铬的流程如下：

已知几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示：

金属离子	Fe^3+	Zn^2+	Cr^3+
开始沉淀的pH	2.7	6.0	4.6
沉淀完全的pH	3.7	8.0	5.6

（1）滤渣I中只含一种金属单质，该单质是____________，欲获得该单质，酸浸时____________（填“能”或“不能”）用稀硝酸代替稀硫酸。酸浸时形成的金属离子的价态均相同，滤渣II中含有大量的CoAs，请写出形成CoAs时发生反应的化学方程式__________。

（2）物质X可以是氧气，过氧化氢等，为达到相同目的，分别使用氧气、过氧化氢时消耗二者的物质的量之比为___________；氧化过程中，由铁、铬形成的离子均被氧化，则调节的范围是________，写出H₂O₂氧化铬形成的离子时反应的离子方程式______________。

（3）操作X为_________________；若电解溶液I可得到单质铬，则铬在____极上生成，另一电极的电极反应式为__________。

Answer

铜 不能 2Co2+ + 5Zn + As2O3 + 6H+ = 5Zn2+ + 2CoAs + 3H2O 1 : 2 3.7 ≤ pH < 4.6 2Cr2+ + H2O2 + 2H+ = 2Cr3+ + 2H2O 加碱调节pH使Cr3+转化为Cr(OH)3，然后灼烧Cr(OH)3 阴 2H2O - 4e- = O2↑+ 4H+

【解析】

某化工厂用含有铬、锌、铜、铁、钴（Co）等单质的工业废料加入硫酸酸化后，铜作为滤渣过滤，其余作为离子存在，加入锌和As2O3，根据氧化还原反应原理可知，滤渣II中含有CoAs，可能含有部分铁。在不引入新杂质时加入氧化剂，氧化亚铁离子后调节环境pH值，使氢氧化铁沉淀，最后再次调节pH使氢氧化铬沉淀，加热灼烧得到氧化铬。

（1）根据金属活动性，滤渣I中只含一种金属单质，该单质是铜，欲获得该单质，酸浸时不能用稀硝酸代替稀硫酸，稀硝酸为强氧化性酸，能与铜单质反应。酸浸时形成的金属离子的价态均相同，则均为+2价，滤渣II中含有大量的CoAs，形成CoAs时发生反应的化学方程式2Co2+ + 5Zn + As2O3 + 6H+ = 5Zn2+ + 2CoAs + 3H2O。

（2）物质X可以是氧气，过氧化氢等，为达到相同目的，分别使用氧气、过氧化氢时，根据电子转移可知，，，即转移电子数相同时，消耗二者的物质的量之比为1：2；氧化过程中，由铁、铬形成的离子均被氧化，则调节的范围为铁离子开始沉淀，三价铬离子完全沉淀之间，即3.7 ≤ pH < 4.6，H2O2氧化铬形成的离子时反应的离子方程式2Cr2++ H2O2 + 2H+ = 2Cr3++ 2H2O。

（3）操作X为加碱调节pH使Cr3+转化为Cr(OH)3，然后灼烧Cr(OH)3；若电解溶液I可得到单质铬，根据电解池原理，则铬在阴极上生成，发生还原反应，另一电极的电极反应式为2H2O - 4e- = O2↑+ 4H+。