Question

电镀污泥中含有Cr(OH)₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物质，工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收Na₂Cr₂O₇等物质。

已知：水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物质
（1）水浸后的溶液呈____性（“酸”、“碱”、“中”）。
（2）完成氧化焙烧过程中生成Na₂CrO₄的化学方程式：
____Cr(OH)₃+____Na₂CO₃+_____ = ____Na₂CrO₄+___CO₂+_____
（3）滤渣II的主要成分有Zn(OH)₂、___________________________________。
（4）“系列操作”中为：继续加入H₂SO₄，________冷却结晶，过滤。继续加入H₂SO₄目的是________________________。
已知：①除去滤渣II后，溶液中存在如下反应：2CrO₄²ˉ+2H⁺Cr₂O₇²ˉ+H₂O
②Na₂Cr₂O₇、Na₂CrO₄在不同温度下的溶解度如下表

温度 化学式	20℃	60℃	100℃
Na2SO4	19.5	45.3	42.5
Na2Cr2O7	183	269	415
Na2CrO4	84	115	126

 
（5）工业上还可以在水浸过滤后的溶液（Na₂CrO₄）加入适量H₂SO₄，用石墨做电极电解生产金属铬，写出生成铬的电极反应方程式____________________________。

Answer 1

（16分）（1）碱性 （2分）
（2）4Cr(OH)₃+4Na₂CO₃+3O₂==4Na₂CrO₄+4CO₂+6H₂O（每种物质1分，配平2分，共4分）
（3）Al(OH)₃（2分）
（4）蒸发浓缩（2分） 促进平衡2CrO₄²ˉ+2H⁺Cr₂O₇²ˉ+H₂O向正反应方向移动，尽可能生成更多溶解度更大的Na₂Cr₂O₇（3分）
（5）CrO₄²ˉ+8H⁺+6eˉ=Cr+4H₂O（3分）

解析试题分析：（1）碳酸钠、偏铝酸钠等是强碱弱酸盐，溶于水时能够水解，所得溶液呈碱性；（2）观察可知，铬元素由+3升为+6价，氢氧化铬作还原剂，则4Cr(OH)₃+4Na₂CO₃+3O₂==4Na₂CrO₄+4CO₂+6H₂O；（3）观察流程图，滤渣I的成分说明水浸过滤除去铜、镍，由于目标产物含铬，则加入硫酸调节pH的目的是除去锌、铝，因此推断滤渣II的主要成分是氢氧化锌、氢氧化铝；（4）根据混合物分离提纯的原理和方法推断，冷却结晶之前的操作为蒸发浓缩；由于硫酸具有酸性，铬酸根离子在溶液中存在如下平衡：2CrO₄²ˉ+2H⁺Cr₂O₇²ˉ+H₂O，继续加入硫酸，使上述平衡右移，生成更多的重铬酸钠；根据溶解度表可知，重铬酸钠的溶解度随温度下降明显减小，因此蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到的滤渣III为重铬酸钠，滤液的主要成分硫酸钠和重铬酸钠；（5）铬元素由+6降为0价，发生还原反应，则该反应在阴极上发生，主要反应物和产物为CrO₄²ˉ→Cr；由于化合价降低总数等于得电子数，则CrO₄²ˉ+6eˉ→Cr；由于硫酸显酸性，应用氢离子使左右电荷守恒，则CrO₄²ˉ+6eˉ+8H⁺→Cr；根据原子个数守恒，阴极反应式为CrO₄²ˉ+6eˉ+8H⁺==Cr+4H₂O。
考点：考查有关物质制备的化学工艺流程大题，涉及盐类的水解规律、氧化还原反应方程式的配平、除杂原理及滤渣成分推断、混合物分离提纯的方法、应用化学平衡移动原理解析加入硫酸的目的、阴极反应式的书写等。