Question

铬酸铅（PbCrO₄）俗称铬黄，不溶于水．广泛用于涂料、油墨、漆布、塑料和文教用品等工业．实验室模拟工业上用铬污泥（含有Cr₂O₃、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂等）制备铬黄的工艺流程如下：

（1）将铬污泥粉碎的目的是

 

．
（2）废渣的主要成分是Al（OH）₃和Fe（OH）₃．已知25℃时，Al（OH）₃的K_sp=1.3×10^-33，则该温度下反应Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺的平衡常数为

 

．
（3）写出加入30%H₂O₂过程中发生的离子反应方程式：

 

．
（4）加入Pb（NO₃）₂沉淀CrO₄^2-时，检验沉淀是否完全的方法是

 

．
（5）在废液中加入10%明矾溶液发生反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：流程分析可知，铬污泥（主要成分为Cr₂O₃，杂质为Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂）为原料粉碎后在反应器中加入浓盐酸浸取，因二氧化硅不反应，经过滤可得到废渣为二氧化硅，溶液a中含有Fe³⁺、Al³⁺、Cr³⁺等，加入碳酸钠溶液调节pH8.5～9.5，可除去Fe³⁺、Al³⁺，得到的废渣为Al（OH）₃和Fe（OH）₃，在CrO₂^2-溶液中加入过氧化氢，经氧化可得到CrO₄^2-溶液，然后加入Pb（NO₃）₂溶液，可得到PbCrO₄沉淀，过滤后废液中含有Pb（NO₃）₂，加入明矾可得到硫酸铅．
（1）将铬污泥粉碎可以增大与盐酸的接触面积，有利于提高浸取率；
（2）K_sp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）?c³（OH^-），水解平衡常数K_h=

c3(H+)

c(Al3+)

，故K_sp[Al（OH）₃]?K_h=（k_w）³，据此计算；
（3）由流程图可知，加入30%H₂O₂的目的是在碱性条件下将CrO₂^-氧化为CrO₄^2-，同时生成水；
（4）检验沉淀是否完全的方法是：静置分层后，取上层清液，继续滴加Pb（NO₃）₂溶液，无沉淀生成，说明沉淀完全；
（5）由流程图可知，由加入的Pb（NO₃）₂溶液是过量的，故废液中含有Pb（NO₃）₂，废液中加入10%明矾溶液目的是将Pb²⁺转化为PbSO₄沉淀．

解答： 解：流程分析可知，铬污泥（主要成分为Cr₂O₃，杂质为Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂）为原料粉碎后在反应器中加入浓盐酸浸取，因二氧化硅不反应，经过滤可得到废渣为二氧化硅，溶液a中含有Fe³⁺、Al³⁺、Cr³⁺等，加入碳酸钠溶液调节pH8.5～9.5，可除去Fe³⁺、Al³⁺，得到的废渣为Al（OH）₃和Fe（OH）₃，在CrO₂^2-溶液中加入过氧化氢，经氧化可得到CrO₄^2-溶液，然后加入Pb（NO₃）₂溶液，可得到PbCrO₄沉淀，过滤后废液中含有Pb（NO₃）₂，加入明矾可得到硫酸铅，
（1）将铬污泥粉碎可以增大与盐酸的接触面积，有利于提高浸取率；
故答案为：增大接触面积，提高浸取率；
（2）K_sp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）?c³（OH^-）=1.3×10^-33，水解平衡常数K_h=

c3(H+)

c(Al3+)

，故K_sp[Al（OH）₃]?K_h=（k_w）³=（10^-14）³=10^-42，所以K_h=

10-42

1.3×10-33

=7.7×10^-10；
故答案为：7.7×10^-10；
（3）由流程图可知，加入30%H₂O₂的目的是在碱性条件下将CrO₂^-氧化为CrO₄^2-，同时生成水，反应离子方程式为3H₂O₂+2CrO₂^-+2OH^-=2CrO₄^2-+4H₂O；
故答案为：3H₂O₂+2CrO₂^-+2OH^-=2CrO₄^2-+4H₂O；
（4）检验沉淀是否完全的方法是：静置分层后，取上层清液，继续滴加Pb（NO₃）₂溶液，无沉淀生成，说明沉淀完全；
故答案为：静置分层后，取上层清液，继续滴加Pb（NO₃）₂溶液，无沉淀生成，说明沉淀完全；
（5）废液中含有Pb（NO₃）₂，废液中加入10%明矾溶液目的是将Pb²⁺转化为PbSO₄沉淀，反应方程式为2Pb（NO₃）₂+KAl（SO₄）₂=2PbSO₄↓+KNO₃+Al（NO₃）₃；
故答案为：2Pb（NO₃）₂+KAl（SO₄）₂=2PbSO₄↓+KNO₃+Al（NO₃）₃．

点评：本题考查物质的分离、提纯的综合应用，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，本题注重平衡常数的计算、离子的检验、氧化还原反应等知识点，难度不大，离子的检验是高考的热点，注意（4）题中化学语言的正确运用，为易错点．