Question

【題目】我國西安兵馬傭二號坑出土的寶劍因含有鉻而鋒利無比。目前，工業用硬鉻尖晶石（屬于含氧酸鹽，主要含MN2O4其中M代表Mg或Fe，N代表Cr或Al）制備重鉻酸鈉（工業流程如圖），同時電解重鉻酸鈉溶液便可得到鉻。

（1）硬鉻尖晶石中，Cr的化合價為__。

（2）在步驟II中除去的離子是___，操作X的名稱為___。

（3）寫出步驟III中H2O2表現的性質是___，已知步驟III所得溶液c(Cr3+)=0.010mol/L，常溫下，加NaOH使c(Fe3+)和c(Al3+)均降至10-5mol/L，應控制溶液的pH為___。（常溫下：［Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-35，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38］。

A.10~11 B.>11 C.約為10 D.約為4

（4）已知NaBiO3和Bi(OH)3都是難溶于水的固體。在步驟IV中發生化學反應的離子方程式為___，步驟V中CO2壓強越大Na2Cr2O7產率越高，其原因是___。

（5）工業上用電解法制備鉻，其裝置示意圖如圖：

電解池工作時，陰極發生的電極反應式為___，該裝置的電能主要轉變為___能。

Answer 1

【答案】+3 Mg2+(或鎂離子） 過濾 氧化性 D 3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2CrO42-+3Bi(OH)3+3Na+ CO2壓強越大，其溶解度越大，溶液的酸性越強，Cr2O72-產率也就越高 Cr2O72-+12e-+14H+=2Cr+7H2O 化學

【解析】

由流程圖及題目提供的信息知：硬鉻尖晶石經過酸溶后溶液中含有Mg2+、Fe2+、Al3+、Cr3+等離子，經過步驟II除去了Mg2+，用雙氧水把溶液中Fe2+氧化成Fe3+、再經過調節pH、在步驟III中除去了氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀，含Cr3+的溶液經濃縮后，步驟IV為在堿性條件下用氧化劑NaBiO3把Cr3+氧化成CrO42-，步驟V中則調溶液到酸性，使CrO42-，轉變為Cr2O72-，據此回答；

（1））由信息：硬鉻尖晶石屬于含氧酸鹽，主要含MN2O4，其中M代表Mg或Fe，N代表Cr或Al，則M為+2價，N為+3價，則Cr的化合價為+3；

答案為：+3；

（2）從硬鉻尖晶石所含元素種類看，經過酸溶后溶液中含有Mg2+、Fe2+、Al3+、Cr3+等離子，從后續流程看，步驟II以后溶液中已經沒有鎂離子，步驟III中除去了氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀，可知在步驟II中除去的是Mg2+(或鎂離子），操作X則是過濾；

答案為：Mg2+(或鎂離子）；過濾；

（3）步驟III中除去了氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀，可推知Fe2+被H2O2氧化成+3價，故H2O2表現了氧化性，它是一種綠色氧化劑；當溶液中c(Cr3+)=0.010mol/L，因為按常溫下Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32，則c(OH-)＜10-10 mol/L，c(H+)＞10-4 mol/L，則應控制溶液的pH＜4，按常溫下Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-35，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38可知，此條件下，鋁離子、鐵離子已沉淀完全，故選D；

答案為：氧化性；D；

（4）從流程圖知，步驟IV為堿性條件下，溶液中的Cr3+被NaBiO3氧化成CrO42-，則發生離子方程式為：3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2CrO42-+3Bi(OH)3+3Na+；步驟V為鉻酸鈉轉化成重鉻酸鈉的過程：，從反應知，CO2壓強越大，其溶解度越大，溶液的酸性越強，越有利于平衡左移，即Cr2O72-產率也就越高；

答案為：3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2CrO42-+3Bi(OH)3+3Na+；CO2壓強越大，其溶解度越大，溶液的酸性越強，Cr2O72-產率也就越高；

（5）由工業電解法制鉻裝置示意圖知：電解時，陰極上Cr2O72-得到電子被還原，則電極反應式為Cr2O72-+12e-+14H+=2Cr+7H2O；電解池是電能主要轉變為化學能的裝置；

答案為：Cr2O72-+12e-+14H+=2Cr+7H2O；化學。