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【题目】电镀污泥主要含有Cr2O3、NiO和Fe2O3等物质,可制备Na2Cr2O7溶液和NiSO4·6H2O晶体,实现有害物质的资源化利用。已知黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]是一种浅黄色的难溶物,具有沉淀颗粒大、沉降速率快、容易过滤的特点。

(1)焙烧时Cr2O3被氧化为Na2CrO4,该反应的化学方程式为_______________。

(2)写出酸化时CrO42-转化为Cr2O72-的离子方程式:_________________。

(3)①加入CaCO3的目的是中和溶液中的酸,调节溶液pH,提高铁的去除率。溶液pH对除铁效率影响如下图所示。

则除铁时应控制溶液的pH为____________(填序号)。

A.0.5~1.5 B.1.5~2.5 C.2.5~3.5

②除铁时发生反应的离子方程式为___________。

③若除铁时pH稍大会生成Fe(OH)3胶体,显著降低除铁效率,原因是____________。

(4)从滤液中获取NiSO4·6H2O晶体的操作为________、冷却结晶、过滤、_________、干燥。

【答案】2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO22CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2OB3Fe3++3CaCO3+Na++5SO42-+3H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6↓+3CaSO4↓+3CO2↑生成Fe(OH)3胶体的颗粒小、沉淀速率慢、不容易过滤蒸发浓缩洗涤

【解析】将电镀污泥、碳酸钠和空气焙烧,发生反应2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2↑,然后水浸Na2CrO4溶于水、NiO和Fe2O3难溶于水,然后过滤得到滤液,向滤液中加入稀硫酸,发生反应2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O,然后利用物质的溶解度不同分离得到硫酸钠和Na2Cr2O7溶液;向滤渣中加入稀硫酸,发生反应NiO+H2SO4=NiSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O,向溶液中加入CaCO3来中和溶液中的酸,同时调节溶液的pH,根据图2知,pH为1.5-2.5时铁元素的去除率较大,根据流程图知,生成的沉淀有NaFe3(SO4)2(OH)6、CaSO4,所以去除铁元素时发生的离子反应方程式为3Fe3++3CaCO3+Na++5SO42-+3H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6+3CaSO4+3CO2↑,然后过滤得到沉淀NaFe3(SO4)2(OH)6、CaSO4和溶液NiSO4,然后采用蒸发浓缩、冷却结晶方法得到NiSO46H2O晶体;

(1)通过以上分析知,三氧化二铬和碳酸钠、氧气在高温下反应方程式为2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2↑;
(2)根据以上分析知,酸性条件下CrO42-和氢离子反应生成Cr2O72-和水,离子方程式为2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O;
(3)①根据图2知,pH在0-3左右,pH越大铁元素的去除率越高,pH>3后,pH越大铁元素的去除率减小,铁的去除率在pH为1.5-2.5时较高,故选B;
②根据以上分析知,发生的离子反应方程式为3Fe3++3CaCO3+Na++5SO42-+3H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6+3CaSO4+3CO2↑;
③胶体颗粒小,沉淀速率慢且不容易过滤,导致除铁效率低;
(4)从溶液中获取晶体的方法为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,蒸发浓缩增大溶液浓度,洗涤除去杂质。

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