Question

【题目】钒被称为“工业味精”“工业维生素”，在发展现代工业、国防等方面发挥着至关重要的作用。某高铬型钒渣含Fe2O3、Fe3O4、SiO2、Al2O3、V2O5、Cr2O3等物质，从中分离提取钒铬的工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)“焙烧”时会生成NaVO3和Na2CrO4，生成Na2CrO4的化学方程式是_________。

(2)滤渣1中主要含_______。滤渣2的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3，对应调pH应不低于_____。（常温下，当溶液中离子浓度小于1×10-6mol/L时认为沉淀完全， Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33）

(3)“沉钒”所用0.1mol/L (NH4)2SO4溶液中，离子浓度由大到小的顺序是_______。

(4)“还原”时溶液的pH在2.5左右，此时控制酸度应选用_______（填标号）。

A.稀盐酸 B.稀硫酸 C.稀硝酸 D.硫酸铵

(5)NH4VO3、Cr(OH)3煅烧时发生反应的类型是否相同？___________。

(6)工业上可用电解还原法处理含Cr2O72- 的酸性废水。用铁板作阳极，电解过程中，废水pH逐渐上升，Cr3+、Fe3+都以氢氧化物沉淀析出，达到废水净化的目的。

①其中阳极的电极反应式是___________。

②电解过程中，废水pH上升的原因是___________________。

Answer 1

【答案】2Cr2O3+3O2+4Na2CO34Na2CrO4+4CO2 H2SiO3 5 c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＞c(OH-) B 相同 Fe-2e-= Fe2+ 阳极放电生成的Fe2+与Cr2O72-反应消耗H+，阴极H+放电生成氢气

【解析】

钒渣含Fe2O3、Fe3O4、SiO2、Al2O3、V2O5、Cr2O3等物质，通入空气条件下，和碳酸钠固体混合一起培烧，二氧化硅与碳酸钠反应生成了硅酸钠，Fe3O4被氧化成 Fe2O3 “焙烧”时V2O5会生成NaVO3，Cr2O3在通入空气条件下被氧化和碳酸钠固体反应生成Na2CrO4，加入硫酸，硅酸钠变成硅酸沉淀，Fe2O3、Al2O3、NaVO3、Na2CrO4溶于硫酸，溶液中含有Al3+、Fe3+、VO3-、CrO42-，调pH值使Al3+、Fe3+转化成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀，用 (NH4)2SO4溶液“沉钒”，加亚硫酸钠将+6价的铬还原成+3价的Cr3+。

（1）+3价的的铬氧化成+6价，读图确定反应物有Cr2O3、O2、Na2CO3 “焙烧”时Cr2O3生成Na2CrO4的化学方程式是：2Cr2O3+3O2+4Na2CO34Na2CrO4+4CO2；

（2）加入硫酸，硅酸钠变成硅酸沉淀，故滤渣1中主要含硅酸；根据题中数据Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，同一类型的物质Ksp越小越难溶，使Al3+、Fe3+转化成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀且沉淀完全， pH计算以Ksp[Al(OH)3]带入计算：Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33=c(Al3+)×c3(OH-)，c(Al3+)=1×10-6molL—1，解得c(OH-）=1×10-9molL—1，pH=5，对应调pH应不低于5；

（3）(NH4)2SO4溶液中，NH4+发生水解，溶液显酸性，NH4+发生水解浓度会减小，但发生水解的NH4+毕竟少数，NH4+离子浓度仍大于c(SO42-)，(NH4)2SO4溶液中离子由大到小的顺序是c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＞c(OH—)；

（4）A. CrO42—氧化性很强，会把盐酸氧化；

B.硫酸是非氧化性酸，比较稳定，B项正确；

C.硝酸具有强氧化性会消耗亚硫酸钠，C项错误；

D.硫酸铵水解溶液呈酸性，但程度小达不到酸度要求，溶液的pH值不能达到2.5，D项错误；

答案选B；

（5）2NH4VO3V2O5 +2NH3 +H2O，2Cr(OH)3Cr2O3＋3H2O，都是分解反应，反应类型相同；

（6）①Fe板作阳极，为活性电极，Fe失电子发生氧化反应生成亚铁离子，阳极反应为Fe-2e-=Fe2+；

②阳极电解产生的Fe2+具有还原性，Cr2O72-具有强氧化性，能将Cr2O72-还原成Cr3+，由离子反应方程式：Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O可知，处理过程中消耗氢离子，溶液的酸性减弱，溶液pH增大；电解时，阴极H+放电发生还原反应，2H++2e-=H2↑，溶液中的H+减少，促进水的电离，氢氧根离子浓度增大，溶液pH增大。