Question

鉻污染主要產(chǎn)生于鉻礦的開采和冶煉．工廠排出的鉻渣成分為SiO₂、A1₂O₃、MgO、Fe₂O₃、Na₂Cr₂O₇等，其中危害最大的化學(xué)成分是Na₂Cr₂O₇．已知：①Na₂Cr₂O₇易溶于水，是強(qiáng)氧化劑．②+6價(jià)鉻易被人體吸收，可致癌；+3價(jià)鉻不易被人體吸收，毒性�。�下面是實(shí)驗(yàn)室模擬處理鉻渣、消除鉻污染的工藝流程如下（部分操作和條件略）：


（1）在酸浸過程中，稀H₂SO₄溶解Al₂O₃的離子方程式是

 

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（2）過濾1后的濾液中存在如下平衡：Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O?2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺此時(shí)溶液應(yīng)呈現(xiàn)的顏色是

 

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（3）用FeSO₄?7H₂O還原 Na₂Cr₂O₇的離子方程式是

 

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（4）已知：生成氫氧化物沉淀的pH

物質(zhì)	Fe（OH）3	Al（OH）3	Cr（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
開始沉淀	1.5	3.4	4.9	6.3	9.6
完全沉淀	2.8	4.7	5.5	8.3	12.4

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，流程中的a為

 

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（5）分離濾渣2中物質(zhì)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

 

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（6）過濾3所得濾液又回流到過濾1所得濾液中，其目的是

 

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Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：由流程可知，鉻渣成分為SiO₂、A1₂O₃、MgO、Fe₂O₃、Na₂Cr₂O₇，酸浸時(shí)A1₂O₃、MgO、Fe₂O₃與酸反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸鐵，Na₂Cr₂O₇溶于水，過濾1后的濾液中存在硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸鐵，Na₂Cr₂O₇，用FeSO₄?7H₂O還原 Na₂Cr₂O₇，Cr₂O₇^2-變?yōu)镃r³⁺，調(diào)pH≈4.7使鐵離子、鋁離子沉淀，經(jīng)過濾2后調(diào)pH為5.5≤a＜6.3使鉻離子完全沉淀而亞鐵離子不沉淀，經(jīng)過濾3得Cr（OH）₃ 和濾液．
（1）氧化鋁是兩性氧化物溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿；（2）根據(jù)外界條件對(duì)平衡的影響來確定平衡移動(dòng)方向，從而確定離子濃度大小和溶液顏色變化；
（3）根據(jù)依據(jù)原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
（4）根據(jù)表中生成氫氧化物沉淀的pH數(shù)據(jù)分析，流程中的a為5.5≤a＜6.3，以保證鉻離子完全沉淀而亞鐵離子不沉淀．
（5）分離濾渣2中物質(zhì)Fe（OH）₃、Al（OH）₃，可用強(qiáng)堿溶液；．
（6）過濾3所得濾液又回流到過濾1所得濾液中，其目的是使還原劑FeSO₄循環(huán)利用．

解答： 解：鉻渣成分為SiO₂、A1₂O₃、MgO、Fe₂O₃、Na₂Cr₂O₇，酸浸時(shí)A1₂O₃、MgO、Fe₂O₃與酸反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸鐵，Na₂Cr₂O₇溶于水，過濾1后的濾液中存在硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸鐵，Na₂Cr₂O₇，用FeSO₄?7H₂O還原 Na₂Cr₂O₇，Cr₂O₇^2-變?yōu)镃r³⁺，調(diào)pH≈4.7使鐵離子、鋁離子沉淀，經(jīng)過濾2后調(diào)pH為5.5≤a＜6.3使鉻離子完全沉淀而亞鐵離子不沉淀，經(jīng)過濾3得Cr（OH）₃ 和濾液．
（1）硫酸溶解氧化鋁生成硫酸鋁和水，反應(yīng)的離子方程式為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
（2）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，故答案為：橙色；
（3）FeSO₄?7H₂O還原 Na₂Cr₂O₇，亞鐵離子生成鐵離子，Cr₂O₇^2-變?yōu)槿齼r(jià)鉻離子，依據(jù)原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（4）根據(jù)表中生成氫氧化物沉淀的pH數(shù)據(jù)分析，流程中的a為5.5≤a＜6.3，以保證鉻離子完全沉淀而亞鐵離子不沉淀，故答案為：5.5≤a＜6.3；
（5）經(jīng)分析，濾渣2的成分為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，分離濾渣2中物質(zhì)，可用強(qiáng)堿溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（6）過濾3所得濾液又回流到過濾1所得濾液中，其目的是 使還原劑FeSO₄循環(huán)利用，故答案為：使還原劑FeSO₄循環(huán)利用．

點(diǎn)評(píng)：作為反應(yīng)流程題，本題思路比較清晰，題項(xiàng)設(shè)置簡(jiǎn)單，同時(shí)考查學(xué)生分析問題和解決問題能力，難度中等．