题目内容
【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,其中被氧化的元素为___,每产生32g Fe2O3,转移电子的物质的量为_______,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:离子浓度小于1×10-5mol/L时沉淀就达完全, Cr(OH)3的Ksp=1.0×10-32)。
【答案】+3 Cr、Fe 2.8 mol 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,待水自然流下后,再重复操作2~3次 4CrO42+6S+7H2O=4Cr(OH)3↓+3S2O32+2OH H2SiO3 75.0% 5
【解析】
铬铁矿与纯碱、空气混合焙烧Fe(CrO2)2、Fe2O3,Al2O3、SiO2分别转化为偏铝酸钠和硅酸钠,加水浸取后得到氧化铁,滤液1中加入适量稀硫酸得到滤渣硅酸和氢氧化铝,铬酸钠溶液中加入硫磺生成氢氧化铬和硫代硫酸钠,氢氧化铬受热分解生成氧化铬,据此分析。
(1)根据化合物的组成可知:Fe为+2价,O为-2价,根据化合物化合价代数和为零可知, Cr的化合价为+3
本题答案:+3
(2)反应中Fe由+2价升高到+3价,Cr由+3升高到+6价,因此被氧化的元素为Fe、Cr。32g Fe2O3的物质的量是0.2mol,消耗氧气0.7mol,转移电子的数目为2.8mol;该步骤不能使用陶瓷容器,原因是二氧化硅与碳酸钠高温下反应生成硅酸盐和二氧化碳。
本题答案:Fe、Cr;2.8mol;陶瓷在高温下会与Na2CO3反应
(3)洗涤沉淀要注意用玻璃棒引流且在过滤器中完成,其操作方法为:将蒸馏水沿着玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸没沉淀,待水自然流下后,再重复操作2~3次
本题答案:将蒸馏水沿着玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸没沉淀,待水自然流下后,再重复操作2~3次
(4)由电荷守恒和氧原子及氢原子守恒可知方程式为4CrO42+6S+7H2O=4Cr(OH)3↓+3S2O32+2OH;矿石中SiO2焙烧生成硅酸钠,加入硫酸生成硅酸,即滤渣中除Al(OH3)外还有H2SiO3
本题答案:4CrO42+6S+7H2O=4Cr(OH)3↓+3S2O32+2OH;H2SiO3
(5)182.4 kg÷(448kg×80%÷224g/mol×152g/mol)×100%=75.0%
本题答案:75.0%
(6)要使铬离子沉淀完全,c(Cr3+)<10-5mol/L,则c(OH-)= mol/L =1×10-9 mol/L,所以pH=5
本题答案:5