Question

5．以某铬矿石（主要成分是Cr₂O₃，含FeO、SiO₂等杂质）为原料生产Cr₂O₃的流程如下：

已知：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，K_sp[Cr（OH）₃]=6.4×10^-31，lg2=0.3
（1）步骤Ⅰ中为了提高反应速率应该采取的措施有适当升温、粉碎铬矿石．（写2种）
（2）滤液1中的阴离子除CO₃^2-外，主要还有CrO₄^2-、SiO₃^2-．
（3）步骤Ⅳ发生的反应中Cr₂O₇^2-和蔗糖（C₁₂H₂₂O₁₁）的物质的量之比为8：1．
（4）步骤Ⅴ中为了使Cr³⁺完全沉淀[此时，c（Cr³⁺）≤10^-5mol•L^-1]，pH至少调至5.6．
（5）滤液3的主要溶质是两种盐，化学式为（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄．
（6）研究发现，固态Na₂CrO₄与氨气在500℃下反应得到NaCrO₂，将NaCrO₂溶解后通入CO₂得到更为纯净的Cr（OH）₃．则NaCrO₂溶液与过量CO₂反应的离子方程式为CrO₂^-+CO₂+2H₂O=Cr（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 以铬矿石（主要成分是Cr₂O₃，含FeO、SiO₂等杂质）为原料，加入碳酸钠和氧气高温灼烧发生反应，二氧化硅能与碳酸钠反应生成硅酸钠，FeO被氧化为氧化铁，水浸过滤分离，结合滤液2与蔗糖得到Cr³⁺、信息Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，可知滤液1中含有Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、未反应的Na₂CO₃，过滤得到滤渣为氧化铁，调节溶液pH使硅酸根转化为硅酸沉淀，再过滤除去，得到滤液2中含有Na₂Cr₂O₇、Na₂SO₄，用蔗糖还原，再与尿素反应，滤液3的主要溶质是两种盐为（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄．
（1）增大接触面积，升高温度等可以反应速率；
（2）滤液1中含有Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、Na₂CO₃等；
（3）根据电子转移守恒计算Cr₂O₇^2-和蔗糖的物质的量之比；
（4）Cr³⁺沉淀完全的浓度为10^-5mol/L，根据K_SP[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.4×10^-31计算c（OH^-），根据水的离子积计算c（H⁺），再根据pH=-lgc（H⁺）计算；
（5）滤液3的主要溶质是两种盐是硫酸铵与硫酸钠；
（6）将NaCrO₂溶解后通入CO₂得到更为纯净的Cr（OH）₃，属于水解反应，还生成碳酸氢钠．

解答 解：以铬矿石（主要成分是Cr₂O₃，含FeO、SiO₂等杂质）为原料，加入碳酸钠和氧气高温灼烧发生反应，二氧化硅能与碳酸钠反应生成硅酸钠，FeO被氧化为氧化铁，水浸过滤分离，结合滤液2与蔗糖得到Cr³⁺、信息Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，可知滤液1中含有Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、未反应的Na₂CO₃，过滤得到滤渣为氧化铁，调节溶液pH使硅酸根转化为硅酸沉淀，再过滤除去，得到滤液2中含有Na₂Cr₂O₇、Na₂SO₄，用蔗糖还原，再与尿素反应，滤液3的主要溶质是两种盐为（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄．
（1）适当升温、粉碎铬矿石、搅拌等等可以反应速率，
故答案为：适当升温、粉碎铬矿石、搅拌等；
（2）滤液1中含有Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、Na₂CO₃等，除CO₃^2-外，主要还有：CrO₄^2-、SiO₃^2-，
故答案为：CrO₄^2-、SiO₃^2-；
（3）反应中Cr元素化合价由+6价降低为+3价，C元素由0价升高为+4，根据电子转移守恒则：6n（Cr₂O₇^2-）=48n（蔗糖），故n（Cr₂O₇^2-）：n（蔗糖）=8：1
故答案为：8：1；
（4）Cr³⁺沉淀完全的浓度为10^-5mol/L，根据K_SP[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.4×10^-31，可知c（OH^-）=4×10^-9mol/L，则c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{4×1{0}^{-9}}$mol/L=$\frac{1}{4}$×10^-5mol/L，则pH=-lg$\frac{1}{4}$×10^-5=5.6，
故答案为：5.6；
（5）滤液3的主要溶质是两种盐是（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄，
故答案为：（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄；
（6）将NaCrO₂溶解后通入CO₂得到更为纯净的Cr（OH）₃，属于水解反应，还生成碳酸氢钠，反应离子方程式为：CrO₂^-+CO₂+2H₂O=Cr（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：CrO₂^-+CO₂+2H₂O=Cr（OH）₃↓+HCO₃^-．

点评 本题考查物质制备工艺流程，涉及对操作与反应原理的分析评价、物质的分离提纯、溶度积有关计算、化学计算计算等，侧重于学生对原理的分析应用及计算能力的考查，综合性较强，题目难度中等．