Question

【題目】氧化鉻（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的工藝流程如圖：

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工藝的優(yōu)點(diǎn)有__、__（寫出兩條即可）。

（5）由水熱法制備的氫氧化鉻為無(wú)定型氫氧化鉻[2Cr(OH)3H2O]。將洗滌并干燥后的氫氧化鉻濾餅充分煅燒，失去質(zhì)量與固體殘留質(zhì)量比為_。

Answer 1

【答案】4CrO42-+3HCHO+4H2O=4Cr(OH)3↓+2OH-+3CO32- AC 碳化率40% 恒溫240℃ Na2CO3 原料價(jià)格低廉、設(shè)備要求低 污染小、原料可循環(huán)利用、轉(zhuǎn)化率高等 9:19

【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：4CrO42-+3HCHO+4H2O=4Cr(OH)3↓+2OH-+3CO32-；

（2）A．根據(jù)題目信息可知，還原過(guò)程需加熱，引發(fā)反應(yīng)，A正確；

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，B錯(cuò)誤；

C．過(guò)量鉻酸鈉會(huì)導(dǎo)致濾液回收處理時(shí)鉻酸鈉碳化母液的碳化率發(fā)生改變，為保證原料的充分利用，應(yīng)使淀粉適當(dāng)過(guò)量，使鉻酸鈉充分反應(yīng)，C正確；

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，D錯(cuò)誤；

綜上可知，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)系為：2Cr(OH)3H2O~Cr2O3~5H2O，失去的質(zhì)量為水，固體剩余的質(zhì)量為氧化鉻，即，剩余的質(zhì)量：失去的質(zhì)量為19：9。