Question

【题目】重铬酸钠(Na2Cr2O72H2O)俗称红矾钠，在工业上有广泛的用途。我国目前主要是以铬铁矿(主要成份为FeOCr2O3，还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质)为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：

①中涉及的主要反应有：

主反应：4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2

副反应：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Mg(OH)2	Cr(OH)3
完全沉淀时溶液pH	4.7	3.7	11.2	5.6

试回答下列问题：

(1)①中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是__________________；

(2)③中调节pH至4.7，目的是__________________；

(3)⑤中加硫酸酸化的目的是使CrO42-转化为Cr2O72-，请写出该平衡转化的离子方程式：__________________；

(4)⑦中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，依据是_________________________ ；

(5)制取红矾钠后的废水中还含有少量的CrO42-，根据有关标准，含CrO42-的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10-7 mol·L-1以下才能排放。含CrO42-的废水处理通常有以下两种方法。

①沉淀法：加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀［Ksp(BaCrO4)＝1.2×10－10］，再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba2＋。加入可溶性钡盐后的废水中Ba2＋的浓度应不小于__________________mol·L－1，后续废水处理方能达到排放标准。

②还原法：CrO42－Cr3＋Cr(OH)3。绿矾还原CrO42－的离子方程式为：__________________。用该方法处理10 m3CrO42－的物质的量浓度为1.5×10－3 mol·L－1的废水，至少需要绿矾(FeSO47H2O，相对分子质量为278)的质量是__________________kg(保留两位小数)。

Answer 1

【答案】使反应物接触更充分，加快反应速率 除去溶液中的AlO2-、SiO32- 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O 红矾钠的溶解度随温度的降低而减小 2.4×10-4 CrO42-+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O 12.51

【解析】

以铬铁矿为原料制备重铬酸钠，铬铁矿经煅烧、水浸之后除去生成的氧化铁，调节pH至4.7，使溶液中的AlO2-、SiO32-转化为Al(OH)3、H2SiO3沉淀除去；然后将滤液经酸化、蒸发结晶后可生成重铬酸钠。

(1)①中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是作用是使反应物接触更充分，达到加快反应速率的目的；

(2)③中调节pH至4.7，目的是使溶液中的AlO2-、SiO32-转化为Al(OH)3、H2SiO3沉淀除去；

(3)⑤中加硫酸酸化的目的是使CrO42-转化为Cr2O72-，该反应的离子方程式为：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；

(4)⑦中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，是由于红矾钠的溶解度随温度的降低而减小，降低温度，可以降低红矾钠的溶解度，从而结晶析出；

(5)①由于Ksp(BaCrO4)=1.2×10－10，Ksp(BaCrO4)=c(Ba2+)·c(CrO42-)，含CrO42-的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10-7 mol·L-1以下才能排放，所以此时溶液中c(Ba2+)= mol/L=2.4×10-4 mol/L；

②CrO42-、Fe2+在酸性条件下发生氧化还原反应，产生Cr3+、Fe3+及H2O，反应的离子方程式为：CrO42-+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O，10 m3CrO42-的物质的量浓度为1.5×10-3 mol·L-1的废水中含有CrO42-的物质的量n(CrO42-)=1.5×10-3 mol·L-1×10 ×103 L=15 mol，则根据反应方程式可知需消耗绿矾的质量m(FeSO47H2O)=15 mol ×3×278 g/mol=12510 g=12.51 kg。