Question

18．工业上用重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇）结晶后的母液（含少量杂质Fe³⁺）生产重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）．工艺流程如图1及相关物质溶解度曲线如图2：

（1）向Na₂Cr₂O₇母液中加碱液调pH的目的是为了除去Fe³⁺，如何确定母液中Fe³⁺已除尽？取少量澄清母液于试管中，滴加少量碱液，若不产生红褐色沉淀则母液中Fe³⁺已除尽（或向上层澄清母液继续滴加碱液，若不产生红褐色沉淀则母液中Fe³⁺已除尽）
（2）母液Ⅰ的溶质主要为Na₂Cr₂O₇（填化学式）；固体B主要为K₂Cr₂O₇ （填化学式）．
（3）流程中要得到母液Ⅲ和固体A的操作为蒸发浓缩、趁热过滤，原因是减少K₂Cr₂O₇因降温析出而损失．
（4）工业酸性废水中含Cr₂O₇^2-离子会造成铬污染，排放前先将Cr₂O₇^2-还原成Cr³⁺，并转化成Cr（OH）₃除去，工业上采用的方法是向废水中加入NaCl，以铁为电极进行电解，同时鼓入空气．结果溶液的pH值不断升高，溶液由酸性转变为碱性．
①在以上处理过程中，Cr₂O₇^2-转化为毒性较低的Cr³⁺的离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O．
②在阴极区有Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀生成（已知K_sp Fe（OH）₃=4.0×10^-38，
K_spCr（OH）₃=6.0×10^-31）．已知电解后的溶液中c（Cr³⁺）为3×10^-5mol•L^-1，则溶液中c（Fe³⁺）为2×10^-12mol•L^-1．

Answer 1

分析 由流程可知，溶解后调节pH除去少量杂质Fe³⁺，过滤后蒸发结晶得到Na₂Cr₂O₇，然后加入KCl发生Na₂Cr₂O₇+2KCl═K₂Cr₂O₇+2NaCl，结合溶解度图可知，低温下K₂Cr₂O₇的溶解度较小，则冷却结晶得到K₂Cr₂O₇，母液II蒸发浓缩只有析出NaCl（A），母液Ⅲ冷却结晶主要得到K₂Cr₂O₇（B），以此来解答．

解答 解：由流程可知，溶解后调节pH除去少量杂质Fe³⁺，过滤后蒸发结晶得到Na₂Cr₂O₇，然后加入KCl发生Na₂Cr₂O₇+2KCl═K₂Cr₂O₇+2NaCl，结合溶解度图可知，低温下K₂Cr₂O₇的溶解度较小，则冷却结晶得到K₂Cr₂O₇，母液II蒸发浓缩只有析出NaCl（A），母液Ⅲ冷却结晶主要得到K₂Cr₂O₇（B），
（1）确定母液中Fe³⁺已除尽的方法为取少量澄清母液于试管中，滴加少量碱液，若不产生红褐色沉淀则母液中Fe³⁺已除尽（或向上层澄清母液继续滴加碱液，若不产生红褐色沉淀则母液中Fe³⁺已除尽），
故答案为：取少量澄清母液于试管中，滴加少量碱液，若不产生红褐色沉淀则母液中Fe³⁺已除尽（或向上层澄清母液继续滴加碱液，若不产生红褐色沉淀则母液中Fe³⁺已除尽）；
（2）由上述分析可知，母液Ⅰ的溶质主要为Na₂Cr₂O₇，固体B为K₂Cr₂O₇，故答案为：Na₂Cr₂O₇；K₂Cr₂O₇；
（3）流程中要得到母液Ⅲ和固体A的操作为蒸发浓缩、趁热过滤，原因是减少K₂Cr₂O₇ 因降温析出而损失，
故答案为：趁热过滤；减少K₂Cr₂O₇ 因降温析出而损失；
（4）①阳极上Fe失去电子生成亚铁离子，具有还原性，则在以上处理过程中，Cr₂O₇^2-转化为毒性较低的Cr³⁺的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
②由K_sp Fe（OH）₃=4.0×10^-38，K_spCr（OH）₃=6.0×10^-31），已知电解后的溶液中c（Cr³⁺）为3×10^-5mol•L^-1，由$\frac{c（{Fe}^{3+}）}{c（C{r}^{3+}）}=\frac{Ksp[Fe（OH）_{3}]}{Ksp[Cr（OH）_{3}]}$，则溶液中c（Fe³⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{6.0×1{0}^{-31}}×3×1{0}^{-5}$mol/L=2×10^-12mol/L，
故答案为：2×10^-12．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，把握实验流程中的反应、混合物分离方法为解答的关键，注意信息的应用及相关计算，侧重分析与实验、计算能力的综合考查，题目难度中等．