Question

（16分）重鉻酸鈉（Na2Cr2O7?2H2O）俗稱紅礬鈉，在工業(yè)上有廣泛的用途。我國(guó)目前主要是以鉻鐵礦（主要成份為FeO?Cr2O3，還含有Al2O3、MgO、SiO2等雜質(zhì)）為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)，其主要工藝流程如下：

①中涉及的主要反應(yīng)有：

主反應(yīng)： 4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2 8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2

副反應(yīng)：SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO3 2NaAlO2＋CO2↑

部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH：

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Mg(OH)2	Cr(OH)3
完全沉淀時(shí)溶液pH	4.7	3.7	11.2	5.6

試回答下列問(wèn)題：

（1）“①”中反應(yīng)是在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)需不斷攪拌，其作用是 。

（2）“③”中調(diào)節(jié)pH至4.7，目的是 。

（3）“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO42－轉(zhuǎn)化為Cr2O72－，請(qǐng)寫出該平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式： 。

（4）制取紅礬鈉后的廢水中還含有少量的CrO42－，根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，含CrO42－的廢水要經(jīng)化學(xué)處理，使其濃度降至5.0×10－7 mol·L－1以下才能排放。含CrO42－的廢水處理可用還原法：

CrO42- Cr3+Cr(OH)3。綠礬還原CrO42－的離子方程式為：

。

用該方法處理10 m3 CrO42－的物質(zhì)的量濃度為1.5×10－3 mol·L－1的廢水，至少需要綠礬（FeSO4?7H2O，相對(duì)分子質(zhì)量為278）的質(zhì)量是 Kg（保留兩位小數(shù)）。

步驟⑦的操作是 。為進(jìn)一步得到較為純凈的紅礬鈉的操作是

Answer 1

（1）使反應(yīng)物接觸更充分，加快反應(yīng)速率，提高原料利用率

（2）除去溶液中的AlO2-、SiO32- （3）2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O

（4）CrO42-+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O 12.51

（5）過(guò)濾（或過(guò)濾、洗滌、干燥）。 重結(jié)晶

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)①反應(yīng)時(shí)不斷攪拌目的是加快反應(yīng)速率。

（2）氧化煅燒后過(guò)濾，濾液中陰離子主要含有CrO42-、AlO2-、SiO32-，由表格中信息可知，調(diào)節(jié)pH至4.7目的是除去溶液中AlO2-、SiO32-。

（3）CrO42－在酸性溶液中與H+生成Cr2O72-和水，是可逆反應(yīng)，所以離子方程式為：

2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O

（4）由流程知CrO42-與綠礬中的Fe2+發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，在酸性溶液中所以離子方程式為CrO42-+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O 。根據(jù)方程式有

CrO42----------------- 3Fe2+

1 3

10×103×1.5×10-3 n 得 n =45mol

需要綠礬的質(zhì)量m=45×278=12510g=12.51Kg

(5)冷卻后晶體析出，需要過(guò)濾把溶液和晶體分離，要是晶體更純就要進(jìn)行重結(jié)晶。

考點(diǎn)：工藝流程