Question

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的流程图：

根据题意回答下列问题：

（1）操作Ⅰ的名称是         ，固体X中主要含有             （填写化学式）；

（2）用醋酸调节溶液pH=7～8后再进行操作Ⅱ所得固体Y的成分为          （写化学式）.

（3）酸化步骤中调节溶液pH＜5时发生反应2CrO₄^2－＋2H⁺Cr₂O₇^2－＋H₂O.若将将醋酸改用盐酸，盐酸会与Cr₂O₇^2－反应造成大气污染并生成Cr³⁺杂质，该反应的离子方程式为                                                              .

（4）下表是相关物质的溶解度数据，操作III发生反应的化学方程式是

Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇↓+2NaCl。该反应在溶液中能发生的理由是：                  。

（5）含铬废渣（废水）的随意排放对人类生存环境有极大的危害。电解法是处理铬污染的一种方法，金属铁作阳极、石墨作阴极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，一段时间后产生Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀。

①电解法处理废水的总反应如下，配平并填写空缺：(已知产物中n(Fe(OH)₃): n (H₂)=1:1)

___Fe＋___Cr₂O₇^2-＋___    ＋___H₂O ＝___Fe(OH)₃↓＋___Cr(OH)₃↓＋___H₂↑；

②已知常温下Cr(OH)₃的K_sp=6.4×10^–32mol⁴/l⁴，若Ⅰ类生活饮用水水质标准铬含量最高限值是0.052 mg/L，要使溶液中c(Cr³⁺)降到符合饮用水水质标准，须调节溶液的pH大于______。（已知lg2=0.3）

Answer 1

【知识点】常见金属元素的单质及其化合物的综合应用、制备实验方案的设计

【答案解析】 （1）漏斗、玻璃棒、烧杯（2分）   Fe₂O₃、MgO（2分）

⑵Al(OH)₃（2分）       ⑶Cr₂O₇^2－+6Cl^－+14H⁺＝2 Cr³⁺+3Cl₂↑+7 H₂O（2分）

⑷K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四种物质中K₂Cr₂O₇的溶解度最小）。（2分）

⑸ ① 6,1,2H⁺,17,6,2,6 (6Fe＋Cr₂O₇^2-＋2H⁺＋17H₂O = 6Fe(OH)₃↓＋2Cr(OH)₃↓＋6H₂↑)；（2分） ②5.6（2分）

解析：（1）铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，加入氧气和碳酸钠，发生反应为：
①4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂=8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃=2NaAlO₂+CO₂↑；
③Cr₂CO₇^2-+H₂O⇌2CrO₄^2-+2H⁺
操作Ⅰ是过滤，得到不溶于水的固体X为Fe₂O₃、MgO；（2）用醋酸调节溶液pH=7～8后，将偏铝酸根沉淀成氢氧化铝，再进行操作Ⅱ过滤所得固体Y为：Al(OH)₃（3）Cr₂O₇^2－具有强氧化性，会将氧化成Cl₂，方程式为：Cr₂O₇^2－+6Cl^－+14H⁺＝2 Cr³⁺+3Cl₂↑+7 H₂O

（4）依据图表物质的溶解度分析对比，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇↓+2NaCl；说明K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四种物质中K₂Cr₂O₇的溶解度最小）；（5）①根据化合价升降进行配平：6Fe＋Cr₂O₇^2-＋2H⁺＋17H₂O = 6Fe(OH)₃↓＋2Cr(OH)₃↓＋6H₂↑；②若地表水铬含量最高限值是0.1mg/L，换算成物质的量浓度c（Cr³⁺）=0.052×10^-3÷52=1×10^-6mol/L，要使溶液中c（Cr³⁺）降到符合地表水限值，已知Cr（OH）₃的K_sp=6.4×10^-32=c（Cr³⁺）×c³（OH^-），须调节溶液的c（OH^-）≥4×10^-9mol/L

PH≥5.6；

【思路点拨】本题考查了物质制备流程和方案的分析判断，物质性质的应用，题干信息的分析理解，操作步骤的注意问题和基本操作方法是解题关键，题目难度中等。