Question

【題目】鉻是一種具有戰略意義的金屬，它具有多種價態，單質鉻熔點為1857 ℃。

（1）工業上以鉻鐵礦［主要成分是Fe（CrO2）2］為原料冶煉鉻的流程如圖所示：

①Fe（CrO2）2中各元素化合價均為整數，則鉻為_______價。

②高溫氧化時反應的化學方程式為___________________________________。

③操作a由兩種均發生了化學反應的過程構成的，其內容分別是_______________、鋁熱反應。

（2）Cr（OH）3是兩性氫氧化物，請寫出其分別與NaOH、稀硫酸反應時生成的兩種鹽的化學式____________________________。

（3）鉻元素能形成含氧酸及含氧酸鹽，若測得初始濃度為1 mol/L的鉻酸 （H2CrO4） 溶液中各種含鉻元素的微粒濃度分別為：c（）=0.0005 mol·L1、c（）=0.1035 mol·L1、c（）=a mol·L1、則a=______，KHCrO4溶液中c（OH）___c（H+）（填“＞”、“<”或“=”）。

（4）水中的鉻元素對水質及環境均有嚴重的損害作用，必須進行無害化處理。

①處理含有的污水方法通常為：用鐵作電極電解污水，被陽極區生成的離子還原成為Cr3+，生成的Cr3+與陰極區生成的OH結合生成Cr（OH）3沉淀除去。則陰極上的電極反應式為_________________________，若要處理含10 mol 的污水，則至少需要消耗的鐵為_______g。

②轉化為重要產品磁性鐵鉻氧體（CrxFeyOz）：先向含的污水中加入適量的硫酸及硫酸亞鐵，待充分反應后再通入適量空氣（氧化部分Fe2+）并加入NaOH，就可以使鉻、鐵元素全部轉化為磁性鐵鉻氧體。寫出在酸性條件下被Fe2+還原為Cr3+ 的離子方程式：____________________________________，若處理含1 mol（不考慮其它含鉻微粒） 的污水時恰好消耗10 mol FeSO4，則當鐵鉻氧體中n（Fe2+）∶n（Fe3+）＝3∶2時，鐵鉻氧體的化學式為__________。

Answer 1

【答案】（1） ①+3 （1分） ②4Fe（CrO2）2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2（2分） ③灼燒使 Cr（OH）3分解 （或其它合理說法，1分）

（2）NaCrO2、Cr2（SO4）3（2分）

（3）0.448（1分） <（1分）

（4）①2H2O+2e2OH+H2 ↑（或者2H++2eH2↑）（1分） 3360（2分）

②3Fe2+++8H+3Fe3++Cr3++4H2O（2分） Cr2Fe20O27（2分）

【解析】（1） ①Fe（CrO2）2中各元素化合價均為整數,若Fe的化合價為+3，則Cr的化合價為+，不為整數，若Fe的化合價為+2，則Cr的化合價為+3，為整數，符合題意。 ②由流程圖知，高溫氧化時的生成物有Fe2O3、Na2CrO4、CO2，由此可寫出：Fe（CrO2）2+O2+Na2CO3→Fe2O3+Na2CrO4+CO2，配平即可。③鋁熱反應是單質鋁與難熔金屬氧化物之間的反應，故另一種變化是灼燒使Cr（OH）3分解成Cr2O3。

（2）可根據Al（OH）3與NaOH、硫酸反應的情況進行類比。

（3）由于溶液中沒有H2CrO4分子，故H2CrO4是強酸，根據鉻元素守恒可求出a=0.448。KHCrO4溶液中，能電離但不能水解，故溶液顯酸性，c（OH－）<c（H+）。

（4）① 陰極上是H+得到電子生成氫氣，陽極上是單質鐵失去電子轉化為Fe2+，然后Fe2+將還原為Cr3+，本身則被氧化為Fe3+，依得失電子守恒原理知還原10 mol ，需要消耗60 mol Fe2+，故陽極上溶解的鐵為60 mol，質量為3360 g。②由題給條件知被還原為Cr3+，Fe2+被氧化為Fe3+，反應的離子方程式為3Fe2+++8H+3Fe3++Cr3++4H2O。由鐵鉻氧體中n（Fe2+）∶n（Fe3+）＝3∶2及加入的亞鐵鹽總量為10 mol知，磁性鐵鉻氧體中n（Fe2+）=6 mol、n（Fe3+）=4 mol，n（Cr3+）= 1 mol，依化合價規則，2z=13+62+34，z=13.5，故磁性鐵鉻氧體的化學式為Cr2Fe20O27。