Question

【題目】氧化鉻綠（Cr2O3）的性質獨特，在冶金、顏料等領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”反應劇烈放熱，可制得 Cr(OH) 3 漿料。

（1）鉻酸鈉（Na2CrO4）中鉻元素的價態是________，該工藝中“還原”反應最初使用的是蔗糖或甲醛，請寫出甲醛的電子式：________________，后來改用價格低廉的淀粉。請寫出甲醛（HCHO）與鉻酸鈉（Na2CrO4）溶液反應的離子方程式___________________________ 。

（2）將混合均勻的料液加入反應釜，密閉攪拌，恒溫發生“還原”反應，下列有關說法錯誤的是____________（填標號）。

A．該反應一定無需加熱即可進行 B．必要時可使用冷卻水進行溫度控制

C．鉻酸鈉可適當過量，使淀粉充分反應 D．應建造廢水回收池，回收含鉻廢水

（3）測得反應完成后在不同恒溫溫度、不同碳化率下 Cr(Ⅵ)還原率如下圖。實際生產過程中 Cr(Ⅵ)還原率可高達 99.5%以上，“還原”階段采用的最佳反應條件為________________。

（4）濾液中所含溶質為_________________。該水熱法制備氧化鉻綠工藝的優點有________________ 、___（請寫出兩條）。

（5）重鉻酸鈉（Na2Cr2O7·H2O）與硫酸銨熱分解法也是一種生產氧化鉻綠的方法，生產過程中產生的氣體對環境無害，其化學反應方程式為______________________________ 。

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元素的化合價為+1價，O元素的化合價為-2價，則鉻元素的化合價為+6價；HCHO中，H原子最外層1個電子，C原子最外層4個電子，O原子最外層6個電子，其電子式：，HCHO中碳元素化合價為0價，該反應在堿性環境下進行，最終生成物有碳酸鈉和Cr(OH)3，根據化合價升降守恒、電荷守恒以及原子守恒可寫出反應方程式；

（2）A．該反應雖然為放熱反應，但不一定全過程都不需要加熱；

B．因該反應放熱劇烈，若溫度過高，Cr(OH)3可能會發生分解；

C．應使淀粉適當過量，使鉻酸鈉充分反應；

D．鉻為重金屬元素，直接排放至環境中會污染水資源；

（3）由圖可知，在碳化率為40%時，還原率較高，在溫度為240℃時，還原率達到接近100%，再升高溫度對于還原率的影響不大；

（4）由上述分析可知，濾液中所含溶質為：Na2CO3(或NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3)；水熱法制備工藝的優點有：工藝清潔、原料價格低廉、設備要求低、副產物碳酸鹽可用于鉻酸鈉碳化母液的制備、無廢氣廢渣排放、廢水可回收利用、流程短等；

（5）重鉻酸鈉具有強氧化性，硫酸銨具有還原性，生產過程中產生的氣體對環境無害，故N元素轉化為N2，二者發生氧化還原反應生成Cr2O3、N2、Na2SO4、H2O，根據氧化還原反應得失電子守恒和原子守恒寫出反應方程式式。

（1）鉻酸鈉（Na2CrO4）中，Na元素的化合價為+1價，O元素的化合價為-2價，則鉻元素的化合價為+6價，甲醛的結構式為，其電子式：，HCHO中碳元素化合價為0價，該反應在堿性環境下進行，最終生成物有碳酸鈉和Cr(OH)3，根據化合價升降守恒、電荷守恒以及原子守恒可知其反應的離子方程式為：4CrO42-+3HCHO+4H2O= 4Cr(OH)3↓+3CO32-+2OH-，故答案為：+6；；4CrO42-+3HCHO+4H2O= 4Cr(OH)3↓+3CO32-+2OH-；

（2）A．該反應雖然為放熱反應，但不一定全過程都不需要加熱，如燃燒反應為放熱反應，反應開始需要加熱，A錯誤；

B．因該反應放熱劇烈，若溫度過高，Cr(OH)3可能會發生分解，會影響最終產品質量，因此可在必要時可使用冷卻水進行溫度控制，B正確；

C．為保證原料的充分利用，應使淀粉適當過量，使鉻酸鈉充分反應，C錯誤；

D．鉻為重金屬元素，直接排放至環境中會污染水資源，因此應建造廢水回收池，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，還原率較高，在溫度為240℃時，還原率達到接近100%，再升高溫度對于還原率的影響不大，所以最佳反應條件是碳化率40%、恒溫240℃，故答案為：碳化率40%、恒溫240℃；

（4）由上述分析可知，濾液中所含溶質為：Na2CO3(或NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3)；水熱法制備工藝的優點有：工藝清潔、原料價格低廉、設備要求低、副產物碳酸鹽可用于鉻酸鈉碳化母液的制備、無廢氣廢渣排放、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、原料價格低廉、設備要求低、副產物碳酸鹽可用于鉻酸鈉碳化母液的制備、無廢氣廢渣排放、廢水可回收利用、流程短等（任寫兩條）；

（5）重鉻酸鈉具有強氧化性，硫酸銨具有還原性，生產過程中產生的氣體對環境無害，故N元素轉化為N2，二者發生氧化還原反應生成Cr2O3、N2、Na2SO4、H2O，根據氧化還原反應得失電子守恒和原子守恒可知該反應方程式為：Na2Cr2O7·H2O+(NH4)2SO4Cr2O3+N2↑+Na2SO4+5H2O，故答案為：Na2Cr2O7·H2O+(NH4)2SO4Cr2O3+N2↑+Na2SO4+5H2O。