Question

【题目】重铬酸盐广泛用作氧化剂、皮革制作等。以铬矿石（主要成分是Cr2O3，含FeO、Al2O3、 SiO2等杂质)为原料制取重铬酸钠的流程如下：

请回答下列问题：

(1) 固体残渣主要是含________元素的氧化物。

(2)写出Cr2O3与纯碱在高温焙烧时反应的化学方程式_______________________。

(3)高温焙烧后粉碎的目的是_____________________________，调节pH时形成的沉淀的成分是_______________________________________________。

(4)写出硫酸酸化使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7的离子方程式 ______________________。

(5)某工厂采用石墨电极电解Na2CrO4溶液，实 现了 Na2CrO4到Na2Cr2O7的转化，其原理如图所示。写出阳极的电极反应式____________________。

(6)Na2Cr2O7可用于测定废水的化学耗氧量（即COD，指每升水样中还原性物质被氧化 所需要O2的质量）。现有某水样100．00 mL，酸化后加入C1 mol/L的Na2Cr2O7溶液 V1 mL，使水中的还原性物质完全被氧化（Cr2O72－还原为Cr3+）；再用C2mol/L的FeSO4溶液滴定剩余的Cr2O72－，结果消耗FeSO4溶液V2 mL。

①该水样的COD为________________mg/L；

②假设上述反应后所得溶液中Fe3+和Cr3+的物质的量浓度均为0．1 mol/L，要使Fe3 +沉 淀完全而Cr3+还未开始沉淀．则需调节溶液pH的范围是______________。(可能用到的数据：KSPFe(OH)3=4．0×10-38, KSPCr(OH)3=6．0×10-31，，，，)

Answer 1

【答案】铁2Cr2O3+ 4Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2增大接触面积，提高水浸效率H2SiO3、Al（OH）32CrO42-+ 2H+= Cr2O72-+ H2O4OH--4e-=O2↑ + 2H2O480C1V1-80C2V23．2～4．3之间

【解析】

(1) 铬矿石（主要成分是Cr2O3，含FeO、Al2O3、 SiO2等杂质)，在经过氧气、纯碱高温焙烧后，冷却、水浸后过滤，得到Na2CrO4、Na2SiO3和NaAlO2溶液，固体残渣中一定含有铁元素的氧化物；正确答案：铁。

(2)根据流程可知：Cr2O3与纯碱在高温焙烧时反应生成Na2CrO4和CO2，化学方程式：2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2；正确答案：2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2。

(3)高温焙烧后粉碎的目的是增大接触面积，提高水浸效率；根据流程可知：含有Na2CrO4、Na2SiO3 和 NaAlO2溶液，调节pH时，最后主要剩余Na2CrO4溶液，说明 SiO32-、AlO2-都转化为沉淀而滤出，所以形成的沉淀的成分是H2SiO3、Al（OH）3；正确答案：增大接触面积，提高水浸效率； H2SiO3、Al（OH）3 。

(4) 硫酸酸化使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7过程，铬元素价态没有发生改变，属于非氧化还原反应，离子方程式2CrO42-+ 2H+= Cr2O72-+ H2O；正确答案：2CrO42-+ 2H+= Cr2O72-+ H2O。

(5) 阳极区是Na2CrO4溶液，是碱性环境，Na2Cr2O7存在于酸性环境，Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，铬元素的化合价并没有发生变化，只需通过电解提高阳极区溶液的酸性即可使二者间发生转化，故阳极氢氧根离子放电，电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+ 2H2O；正确答案：4OH--4e-=O2↑+ 2H2O。

(6)①根据提给信息可知，废液中还原剂转移的电子的量为6×c1V1×10-3-c2×V2×10-3mol，废液中还原剂被氧气氧化，O2被还原为O2-，设氧气的量为xmol，根据电子守恒可知：4x=(6×c1V1×10-3- c2×V2×10-3)，x=(6×c1V1×10-3- c2×V2×10-3)/4mol,水样为100．00 mL,COD为(6×c1V1×10-3- c2×V2×10-3)/4mol, 水样为1000．00 mL, COD为[(6×c1V1×10-3- c2×V2×10-3)/4]×32×10=0.480C1V1-0.080C2V2g/L= 480C1V1-80C2V2 mg/L；正确答案：480C1V1-80C2V2 。

②若Fe3+完全沉淀（c(Fe3+)≤10-5），溶液中的pH=-c(H+)= =-10-3+3+0.2=3.2；同理可得，Cr3+开始沉淀时，c(OH-)=×10-10mol/L，pH=- =-10-4+=4+0.3=4.3，故使Fe3+沉淀完全而 Cr3+还未开始沉淀.则需调节溶液pH的范围是3．2～4．3之间；正确答案：3．2～4．3。