Question

【題目】鋁熱法冶煉金屬鉻的礦渣中含有Cr2O7、Al2O3及少量Fe2O3，從中提取鉻與鋁有酸法和堿法兩種工藝。請回答：

I．酸法。礦渣經硫酸浸取后，浸取液通過電沉積得到單質Cr；向剩余溶液中加堿回收得到Al(OH)3。

(1)為提高礦渣的浸取率，可采取的措施有_____(寫出兩點)。

(2)電沉積時，陰極的電極反應式為______________。

II. 堿法。工藝流程如下：

已知：①“焙燒”后固體成分為Na2CrO4、NaAlO2、NaFeO2。

②、Zn2+均可與EDTA1：1結合成絡離子；Zn2+可與PAN1：1結合成紫紅色絡合物，且結合能力弱于EDTA。

(3)浸渣的主要成分為Fe(OH)3。則“浸取”時發生反應的離子方程式為_________。

(4)“浸取”后所得溶液中Al的含量可用EDTA滴定法測定：

①取20.00mL浸取液于錐形瓶中，加入c1molL-1EDTA標準液V1mL(稍過量)；

②依次用鹽酸、醋酸鈉—醋酸緩沖溶液調溶液至酸性，加熱后滴入PAN指示劑；

③用c2molL-1ZnSO4標準液滴定至溶液恰好呈紫紅色，消耗標準液V2mL。則“浸取”后所得溶液中Al的含量為_________gL-1(填計算式即可)。

(5)“碳分”時通入CO2后，通過_____ (填操作名稱)，即可得到純凈的Al2O3。

(6)“還原”時發生主要反應的離子方程式為__________。

(7)“沉淀”時，當c(Cr3+)≤10-5molL-1時，應調節溶液的pH至少為_________。（Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32）

Answer 1

【答案】適當增加硫酸濃度、升高反應溫度、減小礦渣粒徑、增加浸取時間、攪拌(任意兩點) Cr3++3e- = Cr +2H2O= Fe(OH)3↓+OH- 過濾、洗滌、加熱 8+3+34H+=6+8Cr3++17H2O或4+3+26H+=6+8Cr3++13H2O 5

【解析】

Ⅰ.結合浸取速率的影響因素分析，根據電解池原理分析解答；

Ⅱ.由題干信息，根據工藝流程分析可知，礦渣中加入純堿在空氣中焙燒生成Na2CrO4、NaAlO2、NaFeO2，再加水浸取，發生反應+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-，浸渣為Fe(OH)3，向浸取液中通入CO2，發生反應2H2O+NaAlO2+CO2=NaHCO3+Al(OH)3↓，過濾后濾液中含有Na2CrO4，再向濾液中加入Na2S2O3和稀硫酸，Na2CrO4被還原為Cr3+，再加入氨水沉淀可得到Cr(OH)3，據此分析解答。

Ⅰ.(1)酸浸時，可采用適當增加硫酸濃度、升高反應溫度、減小礦渣粒徑、增加浸取時間、攪拌等方法提高礦渣的浸取率，故答案為：適當增加硫酸濃度、升高反應溫度、減小礦渣粒徑、增加浸取時間、攪拌(任意兩點)；

(2)電沉積時，C3+在陰極得到電子生成Cr，電極反應式為Cr3++3e- =Cr，故答案為：Cr3++3e- =Cr；

Ⅱ.(3)根據上述分析可知，加水浸取，發生反應+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-，浸渣為Fe(OH)3，故答案為：+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-；

(4)已知、Zn2+均可與EDTA以1：1結合成絡離子；Zn2+可與PAN1：1結合成紫紅色絡合物，且結合能力弱于EDTA，則消耗的EDTA的物質的量為(c1V1-c2V2)×10-3mol，則Al的物質的量為(c1V1-c2V2)×10-3mol，其質量為27g/mol×(c1V1-c2V2)×10-3mol=27(c1V1-c2V2)×10-3g，則溶液中Al的含量為，故答案為：；

(5)“碳分/span>”時，向浸取液中通入CO2，發生反應2H2O+NaAlO2+CO2=NaHCO3+Al(OH)3↓，過濾得到Al(OH)3沉淀，將沉淀洗滌后加熱可直接分解得到純凈的Al2O3，故答案為：過濾、洗滌、加熱；

(6)過濾后濾液中含有Na2CrO4，再向濾液中加入Na2S2O3和稀硫酸，Na2CrO4被還原為Cr3+，根據氧化還原反應得失電子守恒規律可得，反應的離子方程式為8+3+34H+=6+8Cr3++17H2O或4+3+26H+=6+8Cr3++13H2O，故答案為：8+3+34H+=6+8Cr3++17H2O或4+3+26H+=6+8Cr3++13H2O；

(7)根據沉淀溶解平衡Cr(OH)3Cr3++3OH-可得，Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)·c3(OH-)，則當c(Cr3+)=10-5molL-1時，，則pOH=-lg[c(OH-)]=9，pH=14-pOH=5，所以應調節溶液的pH至少為5，故答案為：5。