Question

【題目】氧化鉻綠（Cr2O3）的性質(zhì)獨(dú)特，在冶金、顏料等領(lǐng)域有著不可替代的地位。一種利用淀粉水熱還原鉻酸鈉制備氧化鉻綠的工藝流程如下：

已知：①向含少量Na2CO3的鉻酸鈉堿性溶液中通入CO2可制得不同碳化率的鉻酸鈉碳化母液；

②“還原”反應(yīng)劇烈放熱，可制得Cr（OH）3漿料。

（1）該工藝中“還原”反應(yīng)最初使用的是蔗糖或甲醛，后來(lái)改用價(jià)格低廉的淀粉。請(qǐng)寫(xiě)出甲醛（HCHO）與鉻酸鈉（Na2CrO4）溶液反應(yīng)的離子方程式_________。

（2）將混合均勻的料液加入反應(yīng)釜，密閉攪拌，恒溫發(fā)生“還原”反應(yīng)，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是_____（填標(biāo)號(hào)）。

A 該反應(yīng)一定無(wú)需加熱即可進(jìn)行 B 必要時(shí)可使用冷卻水進(jìn)行溫度控制

C 鉻酸鈉可適當(dāng)過(guò)量，使淀粉充分反應(yīng) D 應(yīng)建造廢水回收池，回收含鉻廢水

（3）測(cè)得反應(yīng)完成后在不同恒溫溫度、不同碳化率下Cr（Ⅵ）還原率如下圖。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中Cr（Ⅵ）還原率可高達(dá)99.5%以上，“還原”階段采用的最佳反應(yīng)條件為_________。

（4）濾液中所含溶質(zhì)為_______。該水熱法制備氧化鉻綠工藝的優(yōu)點(diǎn)有_________、________（請(qǐng)寫(xiě)出兩條）。

（5）由水熱法制備的氫氧化鉻為無(wú)定型氫氧化鉻[Cr（OH）3·nH2O]。將洗滌并干燥后的氫氧化鉻濾餅充分煅燒，質(zhì)量損失與固體殘留質(zhì)量比為9:19，經(jīng)計(jì)算得出n=_________。

（6）重鉻酸鈉（Na2Cr2O7·H2O）與硫酸銨熱分解法也是一種生產(chǎn)氧化鉻綠的方法，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體對(duì)環(huán)境無(wú)害，其化學(xué)反應(yīng)方程式為_________。

Answer 1

【答案】 AC 碳化率40%、恒溫240℃ Na2CO3(或NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3) 工藝清潔、原料價(jià)格低廉、設(shè)備要求低、副產(chǎn)物碳酸鹽可用于鉻酸鈉碳化母液的制備 無(wú)廢氣廢渣排放、廢水可回收利用、流程短等 0.5

【解析】

在堿性條件下，利用鉻酸鈉碳化母液與淀粉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cr(OH)3沉淀、碳酸鈉或碳酸氫鈉(取決于起始反應(yīng)溶液的堿性)，然后過(guò)濾、洗滌，通過(guò)煅燒Cr(OH)3然后經(jīng)過(guò)一系列操作得到產(chǎn)品，以此解答。

（1）HCHO中碳元素化合價(jià)為0價(jià)，該反應(yīng)在堿性環(huán)境下進(jìn)行，最終生成為有碳酸鈉、Cr(OH)3等，根據(jù)化合價(jià)升降守恒、電荷守恒以及原子守恒可知其反應(yīng)的離子方程式為：；

（2）A．該反應(yīng)雖然為放熱反應(yīng)，但不一定全過(guò)程都不需要加熱，如燃燒反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)開(kāi)始需要加熱，故A符合題意；

B．因該反應(yīng)放熱劇烈，若溫度過(guò)高，Cr(OH)3可能會(huì)發(fā)生分解，會(huì)影響最終產(chǎn)品質(zhì)量，因此可在必要時(shí)可使用冷卻水進(jìn)行溫度控制，故B不符合題意；

C．為保證原料的充分利用，應(yīng)淀粉適當(dāng)過(guò)量，使鉻酸鈉充分反應(yīng)，故C符合題意；

D．鉻為重金屬元素，直接排放至環(huán)境中會(huì)污染水資源，因此應(yīng)建造廢水回收池，回收含鉻廢水，故D不符合題意；

故答案為：AC；

（3）由圖可知，在碳化率為40%時(shí)，還原率較高，在溫度為240℃時(shí)，還原率達(dá)到接近100%，再升高溫度對(duì)于還原率的影響不大，故最佳反應(yīng)條件為：碳化率40%、恒溫240℃；

（4）由上述分析可知，濾液中所含溶質(zhì)為：Na2CO3(或NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3)；水熱法制備工藝的優(yōu)點(diǎn)有：工藝清潔、原料價(jià)格低廉、設(shè)備要求低、副產(chǎn)物碳酸鹽可用于鉻酸鈉碳化母液的制備、無(wú)廢氣廢渣排放、廢水可回收利用、流程短等；

（5）加熱過(guò)程中相關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系式為：

，解得n=0.5；

（6）重鉻酸鈉具有強(qiáng)氧化性，硫酸銨具有還原性，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體對(duì)環(huán)境無(wú)害，故N元素轉(zhuǎn)化為N2，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cr2O3、N2、Na2SO4、H2O，根據(jù)氧化和還原反應(yīng)得失電子守恒和原子守恒可知該反應(yīng)方程式為：。