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（Na2CrO4）制備氧化鉻綠的工藝流程如下：

已知：①向含少量 Na2 CO3的鉻酸鈉堿性溶液中通入CO 2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）鉻酸鈉（Na2CrO4）中鉻元素的價(jià)態(tài)是________，該工藝中“還原”反應(yīng)最初使用的是蔗糖或甲醛，請(qǐng)寫(xiě)出甲醛的電子式：________________，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）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】+6 4CrO42-+3HCHO+4H2O= 4Cr(OH)3↓+3CO32-+2OH- 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 Na2Cr2O7·H2O+(NH4)2SO4Cr2O3+N2↑+Na2SO4+5H2O。

【解析】

（1）鉻酸鈉（Na2CrO4）中，Na元素的化合價(jià)為+1價(jià)，O元素的化合價(jià)為-2價(jià)，則鉻元素的化合價(jià)為+6價(jià)；HCHO中，H原子最外層1個(gè)電子，C原子最外層4個(gè)電子，O原子最外層6個(gè)電子，其電子式：，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，最終生成物有碳酸鈉和Cr(OH)3，根據(jù)化合價(jià)升降守恒、電荷守恒以及原子守恒可寫(xiě)出反應(yīng)方程式；

（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；

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；

C．應(yīng)使淀粉適當(dāng)過(guò)量，使鉻酸鈉充分反應(yīng)；

D．鉻為重金屬元素，直接排放至環(huán)境中會(huì)污染水資源；

（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；

（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）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)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒和原子守恒寫(xiě)出反應(yīng)方程式式。

（1）鉻酸鈉（Na2CrO4）中，Na元素的化合價(jià)為+1價(jià)，O元素的化合價(jià)為-2價(jià)，則鉻元素的化合價(jià)為+6價(jià)，甲醛的結(jié)構(gòu)式為，其電子式：，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，最終生成物有碳酸鈉和Cr(OH)3，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↓+3CO32-+2OH-，故答案為：+6；；4CrO42-+3HCHO+4H2O= 4Cr(OH)3↓+3CO32-+2OH-；

（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，A錯(cuò)誤；

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正確；

C．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錯(cuò)誤；

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正確；

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，所以最佳反應(yīng)條件是碳化率40%、恒溫240℃，故答案為：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，故答案為：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（任寫(xiě)兩條）；

（5）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：Na2Cr2O7·H2O+(NH4)2SO4Cr2O3+N2↑+Na2SO4+5H2O，故答案為：Na2Cr2O7·H2O+(NH4)2SO4Cr2O3+N2↑+Na2SO4+5H2O。