Question

【题目】氧化铬（Cr2O3）主要用于冶炼金属铬、有机化学合成的催化剂等。工业上是以铬铁矿[主要成份为Fe(CrO2)2，还含有Al2O3、SiO2等杂质]为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：

（1）亚铬酸亚铁[Fe(CrO2)2]中Cr的化合价是___________。

（2）焙烧时的主要反应为：4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2，该步骤不能使用陶瓷容器，原因是____________________________________。

（3）操作I包括过滤与洗涤，简述实验室中洗涤沉淀的操作：___________________________。

（4）硫磺在与铬酸钠的反应中转化为硫代硫酸钠，反应的离子方程式为________________________。滤渣中除Al(OH)3外还有__________（填化学式）。

（5）某工厂用448 kg铬铁矿粉[含Fe(CrO2)280%]制备Cr2O3，最终得到产品182.4 kg，产率为______%。

（6）Cr3+也有一定毒性，会污染水体，常温下要除去废液中多余的Cr3+，调节pH至少为_______，才能使铬离子沉淀完全。（已知溶液中离子浓度小于1×10-5 mol·L-1，则认为离子完全沉淀；Cr(OH)3的溶度积常数为1.0×10－32。）

Answer 1

【答案】 +3 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应 将蒸馏水沿着玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸没沉淀，待水流尽后，再重复操作2～3次 4CrO42+6S+7H2O＝4Cr（OH）3↓+3S2O32+2OH H2SiO3 75.0 5.0

【解析】（1）根据元素化合价代数和为零的原则计算；（2）陶瓷的成分之一高温下能够与碳酸钠反应；（3）掌握如何过滤、洗涤等操作的步骤；（4）在硫磺与铬酸钠的反应中生成物是硫代硫酸钠，根据离子反应的特点和离子方程式书写要求写出离子反应方程式；（5）根据Cr元素守恒计算理论上生成的Cr2O3的质量，确定产率；（6）根据溶度积常数进行计算。

（1）亚铬酸亚铁[Fe(CrO2)2]中Fe元素化合价是+2价，O元素化合价-2价，根据化合价代数和为零的原则进行计算，Cr的化合价是+3价，正确答案：+3价；

（2）陶瓷的主要成分是硅酸盐，其成分中的SiO2与Na2CO3在高温下能够发生反应，SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑，所以在焙烧时不能使用陶瓷容器，正确答案：陶瓷在高温下会与Na2CO3反应；

（3）洗涤沉淀的操作是：将蒸馏水沿着玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸没沉淀，待水流尽后，再重复操作2～3次，正确答案：将蒸馏水沿着玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸没沉淀，待水流尽后，再重复操作2～3次；

（4）硫磺与铬酸钠的反应生成硫代硫酸钠，同时生成氢氧化钠和氢氧化铬沉淀，反应的离子方程式：4CrO42+6S+7H2O＝4Cr（OH）3↓+3S2O32+2OH；在焙烧时Al2O3和SiO2分别与碳酸钠在高温下生成NaAlO2和Na2SiO3，NaAlO2和Na2SiO3在酸性条件下生成Al（OH）3和H2SiO3沉淀，所以滤渣中除Al(OH)3外还有H2SiO3沉淀，正确答案：4CrO42+6S+7H2O＝4Cr（OH）3↓+3S2O32+2OH；H2SiO3；

（5）铬铁矿粉中含Fe(CrO2)2的质量：m［Fe(CrO2)2］=448Kg×80%=358.4Kg，根据Cr元素守恒，理论上得到的Cr2O3：n（Cr2O3）=358.4Kg×103÷224g/mol=1.6×103mol；m（Cr2O3）=1.6×103mol×152g/mol=2.432×105g=243.2Kg，所以生成Cr2O3的产率：182.4 kg/ 243.2Kg×100%=75%，正确答案：75%；

（6）Ksp［Cr（OH）3］=C（Cr3+）×C3（OH-），1.0×10－32 =1×10-5 mol·L-1×C3（OH-）

C（OH-）=1.0×10－9 mol·L-1，POH=9.0，PH=5.0，因此常温下要除去废液中多余的Cr3+，使铬离子沉淀完全，调节pH至少为5.0，正确答案：5.0。