Question

【題目】鉻及其化合物在生產生活中具有十分廣泛的用途。工業上以鉻鐵礦(主要成分是Fe(CrO2)2，Cr元素為＋3價。含少量MgCO3、Al2O3、SiO2等雜質)為原料制取鉻酸鈉(Na2CrO4)晶體，其工藝流程如圖：

已知：＋3價Cr在酸性溶液中性質穩定，當pH>9時以CrO形式存在且易被氧化。

（1）如Na2SiO3可寫成Na2O·SiO2，則Fe(CrO2)2可寫成__。

（2）若省略“過濾2”步驟，產品中可能混有__（寫化學式）。

（3）流程中兩次使用了H2O2進行氧化，第二次氧化時反應的離子方程式為__。

（4）制取鉻酸鈉后的酸性廢水中含有Cr2O，必須經過處理與凈化才能排放。在廢水中加入焦炭和鐵屑，與酸性Cr2O溶液形成原電池，使Cr2O轉化為Cr3+，再用石灰乳對Cr3+進行沉降。該電池的正極反應式為__；沉降Cr3+的離子方程式為__，該反應的K=__（列出計算式）。（已知Ksp[Ca(OH2)]=8×10-6，Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-31）

（5）產品鉻酸鈉可用如圖所示方法冶煉鉻。

②的化學方程式為__，在實驗室中引發該反應用到的兩種藥品是__（填化學式）。

Answer 1

【答案】FeOCr2O3 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】

根據化合物中化合價代數和為0，求出Fe元素的化合價，寫出氧化物形式；根據氫氧化鋁的兩性寫出雜質的化學式；根據題中圖示，判斷第二次雙氧水氧化CrO2-成為CrO42-，寫出離子方程式；根據原電池的正極發生還原反應，寫出電極反應，由Cr3+與堿反應生成Cr(OH)3沉淀，寫出離子方程式，由離子方程式寫出K表達式，根據題中給出的Ksp值求算K值；根據鋁熱反應寫出化學方程式，以此解答。

（1）鉻鐵礦主要成分是Fe(CrO2)2，Cr元素為＋3價，O元素為-2價，設Fe元素化合價為x，由化合物中化合價代數和為0可知，x+3×2=2×2×2，x=+2，Fe元素為+2價，則Fe(CrO2)2可寫成FeO·Cr2O3；答案為FeO·Cr2O3。

（2）Al(OH)3溶于強堿,如果把“過濾2”步驟省略，則pH>11時，Al(OH)3會溶解，引入雜質離子Al(OH)4-，生成Na[Al(OH)4]，使產品不純；答案為Na[Al(OH)4]。

（3）H2O2第二次氧化CrO2-，使它變為CrO42-，則Cr元素失電子，化合價升高，H2O2中的氧元素得電子，化合價降低，則反應離子方程式為：2CrO2-+3H2O2+2OH=2CrO42-+4H2O；答案為2CrO2-+3H2O2+2OH=2CrO42-+4H2O。

（4）在原電池的正極上發生得電子的還原反應，即Cr2O得電子轉化為Cr3+，電極反應為Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，用石灰乳對Cr3+進行沉降，沉降Cr3+的離子方程式為：2Cr3++3Ca(OH)2=3Ca2++2Cr(OH)3↓， 由2Cr3++3Ca(OH)2=3Ca2++2Cr(OH)3↓可知，K=，根據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+)==，則K=== ；答案為Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，2Cr3++3Ca(OH)2=3Ca2++2Cr(OH)3↓，。

（5）由于Cr2O3熔點很高，Al的金屬性比Cr強，利用鋁熱反應制取Cr，即Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr，實驗室引發鋁熱反應常用Mg和KClO3，其中鎂條為引燃劑，氯酸鉀為助燃劑；答案為Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr，Mg、KClO3。