Question

【題目】以鉻鐵礦(主要成份為FeO·Cr2O3，還含有Al2O3、MgO等雜質(zhì))為主要原料生產(chǎn)二水合重鉻酸鈉(Na2Cr2O7·2H2O)，其主要工藝流程如下圖所示。

回答下列問題:

（1）二水合重鉻酸鈉(Na2Cr2O7·2H2O)中Cr的化合價(jià)為________________。

（2）已知：步驟①中涉及的主要反應(yīng)是FeO·Cr2O3+Na2CO3+O2Na2CrO4+Fe2O3+CO3(未配平)，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量比為_____________。

（3）濾渣1的主要成分為MgO和_____(填化學(xué)式)；濾渣2的成分是______(填物質(zhì)名稱)。

（4）步驟④，向?yàn)V液中加入稀硫酸，溶液由黃色變?yōu)槌壬?/span>，得到Na2Cr2O7和Na2SO4的混合溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________。

（5）經(jīng)步驟④酸化后的溶液中獲得Na2Cr2O7·2H2O晶體的操作依次是蒸發(fā)濃縮、____、過濾、洗滌、干燥。

（6）該工藝的酸性廢液中含有Cr2O72-，可向廢液中加入綠礬(FeSO4·7H2O)還原處理。若處理20m3的Cr2O72-酸性廢液，需要綠礬166.8g，則原廢液中Cr2O72-的物質(zhì)的量濃度為_____mol/L。

Answer 1

【答案】 +6 7 ：4 Fe2O3 Al(OH)3 2H++2CrO42-2H2O + Cr2O72- 冷卻結(jié)晶 5×10-6

【解析】（1）根據(jù)化合物中正負(fù)化合價(jià)之和為0，可得Cr的化合價(jià)為+6價(jià)。

（2）FeO·Cr2O3+Na2CO3+O2→Na2CrO4+Fe2O3+CO2，其中O2作氧化劑，每1molO2轉(zhuǎn)移4mol電子，FeO·Cr2O3中Fe元素由+2價(jià)升高到+3價(jià)，Cr元素由+3價(jià)升高到+6價(jià)，則FeO·Cr2O3作還原劑，每1molFeO·Cr2O3轉(zhuǎn)移7mol電子，所以該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量比為7：4。

（3）流程分析：流程目的為生產(chǎn)Na2Cr2O7·2H2O，所以要先除去原料中的Mg、Al、Fe。第①步氧化煅燒，FeO·Cr2O3+Na2CO3+O2→Na2CrO4+Fe2O3+CO2，Al2O3+Na2CO3→NaAlO2+CO2，MgO不反應(yīng)，煅燒后所得固體主要為Na2CrO4、Fe2O3、MgO和NaAlO2。第②步，水浸后，不溶于水的MgO、Fe2O3進(jìn)入濾渣1，Na2CrO4和NaAlO2進(jìn)入濾液。第③步，調(diào)節(jié)pH將AlO2-轉(zhuǎn)化為Al(OH)3除去，得到Na2CrO4溶液。第④步，加入稀硫酸酸化，將CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-。根據(jù)上述分析，濾渣1的主要成分為MgO和Fe2O3；濾渣2的成分是Al(OH)3。

（4）步驟③所得濾液主要成分為Na2CrO4，加入稀硫酸，反應(yīng)生成Na2Cr2O7和Na2SO4，溶液由黃色變化橙色，即CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-。該反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，只需要根據(jù)電荷守恒和原子守恒即可寫出此反應(yīng)的離子方程式：2H++2CrO42-2H2O+Cr2O72- 。

（5）從Na2Cr2O7溶液中獲得Na2Cr2O7·2H2O晶體，為防止失去結(jié)晶水，應(yīng)采取冷卻結(jié)晶的方式，操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。故答案為冷卻結(jié)晶。

（6）Cr2O72-具有強(qiáng)氧化性，作氧化劑，化合價(jià)降低生成Cr3+，每反應(yīng)1molCr2O72-，得到6mol電子；FeSO4·7H2O具有還原性，作還原劑，化合價(jià)升高生成Fe3+，每反應(yīng)1mol FeSO4·7H2O轉(zhuǎn)移1mol電子，則有n(Cr2O72-)=n(FeSO4·7H2O)×。n(FeSO4·7H2O)= =0.6mol，所以n(Cr2O72-)=0.1mol。c(Cr2O72-)=0.1mol÷(20×103L)=5×10-6mol/L.