Question

【題目】鉻鐵礦的成分主要為 FeCr2O4 ，另含有少量 Al2O3 和 SiO2 。從鉻鐵礦中提取鐵、鉻的化合物，并獲得副產物的工藝流程如下：

已知:鉻鐵礦FeCr2O4 中Cr元素在化合價為+3，“ 混熔鹽 ” 中含有 Na2CrO4 和 NaFeO2 等成分，其中 NaFeO2 極易水解。試回答下列問題：

(1) “濾渣 1 ”為紅褐色沉淀，其化學式為 _________________ ；

(2) 向濾液①中加 H2SO4 “調“ pH ”的目的：一是使 CrO 轉化為 Cr2O，離子方程式為 __________________ ；二是______________ 。

(3) “煅燒”鉻鐵礦時，主要成分反應的化學方程式為 _____________________ 。

(4) 根據下圖溶解度(S)~溫度(T) 曲線判斷，

對濾液②進行的最佳“分離”方法為 ________( 填序號 ) 。

A. 蒸發結晶 B. 蒸發濃縮，趁熱過濾 C. 蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾

(5) “反應”的離子方程式為 ____________________________ 。

(6) 已知 25 ℃時，Cr(OH) 3 的溶度積常數 Ksp [Cr(OH) 3 ]= 1.0 × 10 -32 。則使 Cr 3+恰好完全沉淀，即溶液中c(Cr 3+ )=1.0 × 10 -5 mol/L 時，應調節pH 的最小值a為________。

Answer 1

【答案】Fe(OH) 3 2CrO+2H ＋ = Cr2O +H2O 使 Al O 、 SiO轉化為沉淀，便于過濾分離 4FeCr2O 4 +20NaOH + 7O2 8Na2CrO4+ 4NaFeO2+10H2O B 3SO2 + Cr2O + 2H ＋ ===2Cr3 ++ 3SO+ H2O 5

【解析】

FeCr2O4、Al2O3、SiO2和氫氧化鈉煅燒生成Na2CrO4和NaFeO2、NaAlO2、Na2SiO3；Na2CrO4和NaFeO2、NaAlO2、Na2SiO3中加水，Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3溶于水，NaFeO2水解為Fe(OH)3沉淀和氫氧化鈉，過濾出Fe(OH)3沉淀，濾液中加入硫酸調節pH，使 CrO 轉化為Cr2O，使 Al O、SiO轉化為沉淀氫氧化鋁、硅酸沉淀；根據溶解度(S)~溫度(T) 曲線，蒸發濃縮，趁熱過濾可分離出硫酸鈉，向母液中通入SO2把Cr2O還原為Cr3 +，加入氫氧化鈉生成Cr(OH) 3沉淀。

(1) NaFeO2水解為Fe(OH)3沉淀和氫氧化鈉，所以“濾渣 1 ”為紅褐色沉淀，其化學式為Fe(OH)3；

(2) 向濾液①中加H2SO4調“ pH ”的目的：一是使 CrO 轉化為Cr2O，根據電荷守恒，離子方程式為2CrO+2H ＋= Cr2O +H2O；二是使 Al O、SiO轉化為氫氧化鋁、硅酸沉淀，便于過濾分離；

(3) “煅燒”鉻鐵礦時，FeCr2O4、Al2O3、SiO2和氫氧化鈉煅燒生成Na2CrO4和NaFeO2、NaAlO2、Na2SiO3，主要成分反應的化學方程式為4FeCr2O4 +20NaOH + 7O28Na2CrO4+ 4NaFeO2+10H2O；

(4) 根據溶解度(S)~溫度(T) 曲線，在較高溫度下析出硫酸鈉沉淀，對濾液②分離出硫酸鈉的最佳“分離”方法為蒸發濃縮，趁熱過濾，選B；

(5) “反應”過程是向母液中通入SO2把Cr2O還原為Cr3 +，反應的離子方程式是3SO2 + Cr2O + 2H ＋===2Cr3 ++ 3SO+ H2O；

(6)使Cr 3+恰好完全沉淀，即溶液中c(Cr 3+)=1.0 × 10-5mol/L時，c(OH-)==1.0 × 10-9mol/L，應調節pH 的最小值a為5。