Question

【题目】氧化铬绿（Cr2O3）的性质独特，在冶金、颜料等领域有着不可替代的地位。一种利用淀粉水热还原铬酸钠（Na2CrO4）制备氧化铬绿的工艺流程如下：

已知：①向含少量 Na2 CO3的铬酸钠碱性溶液中通入CO 2可制得不同碳化率的铬酸钠碳化母液；

②“还原”反应剧烈放热，可制得 Cr(OH) 3 浆料。

（1）铬酸钠（Na2CrO4）中铬元素的价态是________，该工艺中“还原”反应最初使用的是蔗糖或甲醛，请写出甲醛的电子式：________________，后来改用价格低廉的淀粉。请写出甲醛（HCHO）与铬酸钠（Na2CrO4）溶液反应的离子方程式___________________________ 。

（2）将混合均匀的料液加入反应釜，密闭搅拌，恒温发生“还原”反应，下列有关说法错误的是____________（填标号）。

A．该反应一定无需加热即可进行 B．必要时可使用冷却水进行温度控制

C．铬酸钠可适当过量，使淀粉充分反应 D．应建造废水回收池，回收含铬废水

（3）测得反应完成后在不同恒温温度、不同碳化率下 Cr(Ⅵ)还原率如下图。实际生产过程中 Cr(Ⅵ)还原率可高达 99.5%以上，“还原”阶段采用的最佳反应条件为________________。

（4）滤液中所含溶质为_________________。该水热法制备氧化铬绿工艺的优点有________________ 、___（请写出两条）。

（5）重铬酸钠（Na2Cr2O7·H2O）与硫酸铵热分解法也是一种生产氧化铬绿的方法，生产过程中产生的气体对环境无害，其化学反应方程式为______________________________ 。

Answer 1

【答案】+6 4CrO42-+3HCHO+4H2O= 4Cr(OH)3↓+3CO32-+2OH- AC 碳化率40%、恒温240℃ Na2CO3(或NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3) 工艺清洁 原料价格低廉 Na2Cr2O7·H2O+(NH4)2SO4Cr2O3+N2↑+Na2SO4+5H2O。

【解析】

（1）铬酸钠（Na2CrO4）中，Na元素的化合价为+1价，O元素的化合价为-2价，则铬元素的化合价为+6价；HCHO中，H原子最外层1个电子，C原子最外层4个电子，O原子最外层6个电子，其电子式：，HCHO中碳元素化合价为0价，该反应在碱性环境下进行，最终生成物有碳酸钠和Cr(OH)3，根据化合价升降守恒、电荷守恒以及原子守恒可写出反应方程式；

（2）A．该反应虽然为放热反应，但不一定全过程都不需要加热；

B．因该反应放热剧烈，若温度过高，Cr(OH)3可能会发生分解；

C．应使淀粉适当过量，使铬酸钠充分反应；

D．铬为重金属元素，直接排放至环境中会污染水资源；

（3）由图可知，在碳化率为40%时，还原率较高，在温度为240℃时，还原率达到接近100%，再升高温度对于还原率的影响不大；

（4）由上述分析可知，滤液中所含溶质为：Na2CO3(或NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3)；水热法制备工艺的优点有：工艺清洁、原料价格低廉、设备要求低、副产物碳酸盐可用于铬酸钠碳化母液的制备、无废气废渣排放、废水可回收利用、流程短等；

（5）重铬酸钠具有强氧化性，硫酸铵具有还原性，生产过程中产生的气体对环境无害，故N元素转化为N2，二者发生氧化还原反应生成Cr2O3、N2、Na2SO4、H2O，根据氧化还原反应得失电子守恒和原子守恒写出反应方程式式。

（1）铬酸钠（Na2CrO4）中，Na元素的化合价为+1价，O元素的化合价为-2价，则铬元素的化合价为+6价，甲醛的结构式为，其电子式：，HCHO中碳元素化合价为0价，该反应在碱性环境下进行，最终生成物有碳酸钠和Cr(OH)3，根据化合价升降守恒、电荷守恒以及原子守恒可知其反应的离子方程式为：4CrO42-+3HCHO+4H2O= 4Cr(OH)3↓+3CO32-+2OH-，故答案为：+6；；4CrO42-+3HCHO+4H2O= 4Cr(OH)3↓+3CO32-+2OH-；

（2）A．该反应虽然为放热反应，但不一定全过程都不需要加热，如燃烧反应为放热反应，反应开始需要加热，A错误；

B．因该反应放热剧烈，若温度过高，Cr(OH)3可能会发生分解，会影响最终产品质量，因此可在必要时可使用冷却水进行温度控制，B正确；

C．为保证原料的充分利用，应使淀粉适当过量，使铬酸钠充分反应，C错误；

D．铬为重金属元素，直接排放至环境中会污染水资源，因此应建造废水回收池，回收含铬废水，D正确；

故答案为：AC；

（3）由图可知，在碳化率为40%时，还原率较高，在温度为240℃时，还原率达到接近100%，再升高温度对于还原率的影响不大，所以最佳反应条件是碳化率40%、恒温240℃，故答案为：碳化率40%、恒温240℃；

（4）由上述分析可知，滤液中所含溶质为：Na2CO3(或NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3)；水热法制备工艺的优点有：工艺清洁、原料价格低廉、设备要求低、副产物碳酸盐可用于铬酸钠碳化母液的制备、无废气废渣排放、废水可回收利用、流程短等，故答案为：Na2CO3(或NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3)；工艺清洁、原料价格低廉、设备要求低、副产物碳酸盐可用于铬酸钠碳化母液的制备、无废气废渣排放、废水可回收利用、流程短等（任写两条）；

（5）重铬酸钠具有强氧化性，硫酸铵具有还原性，生产过程中产生的气体对环境无害，故N元素转化为N2，二者发生氧化还原反应生成Cr2O3、N2、Na2SO4、H2O，根据氧化还原反应得失电子守恒和原子守恒可知该反应方程式为：Na2Cr2O7·H2O+(NH4)2SO4Cr2O3+N2↑+Na2SO4+5H2O，故答案为：Na2Cr2O7·H2O+(NH4)2SO4Cr2O3+N2↑+Na2SO4+5H2O。