Question

【題目】氧化鉻（Cr2O3）主要用于冶煉金屬鉻、有機化學合成的催化劑等。工業上是以鉻鐵礦[主要成份為Fe(CrO2)2，還含有Al2O3、SiO2等雜質]為主要原料進行生產，其主要工藝流程如下：

（1）亞鉻酸亞鐵[Fe(CrO2)2]中Cr的化合價是___________。

（2）焙燒時的主要反應為：4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2，其中被氧化的元素為______，每產生32 g Fe2O3，轉移電子的數目為_______。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是_____________________________。

（3）操作I包括過濾與洗滌，簡述實驗室中洗滌沉淀的操作：___________。

（4）硫磺在與鉻酸鈉的反應中轉化為硫代硫酸鈉，反應的離子方程式為__________。濾渣中除Al(OH)3外還有__________（填化學式）。

（5）某工廠用448 kg鉻鐵礦粉[含Fe(CrO2)280%]制備Cr2O3，最終得到產品182.4 kg，產率為______%。

（6）Cr3+也有一定毒性，會污染水體，常溫下要除去廢液中多余的Cr3+，調節pH至少為_______，才能使鉻離子沉淀完全。已知Cr(OH)3的溶度積常數為1.0×10－32。

Answer 1

【答案】 +3 Cr、Fe 2.8NA 陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應 將蒸餾水沿著玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸沒沉淀，待水流盡后，再重復操作2～3次 4CrO42+6S+7H2O＝4Cr（OH）3↓+3S2O32+2OH H2SiO3 75.0 5.0

【解析】分析：鉻鐵礦與純堿、空氣混合焙燒Fe(CrO2)2轉化為Na2CrO4、Fe2O3，Al2O3、SiO2分別轉化為偏鋁酸鈉和硅酸鈉，加水浸取后得到氧化鐵，濾液1中加入適量稀硫酸得到濾渣硅酸和氫氧化鋁，鉻酸鈉溶液中加入硫磺生成氫氧化鉻和硫代硫酸鈉，氫氧化鉻受熱分解生成氧化鉻，據此解答。

詳解：（1）根據化合物的組成可知：Fe為+2價，O為-2價，根據化合物化合價代數和為0可知Cr的化合價是+3價；

（2）反應中Fe由+2價升高到+3價，Cr由+3價升高到+6價，因此被氧化的元素為Fe、Cr。32gFe2O3的物質的量是0.2mol，消耗氧氣是0.7mol，轉移電子的數目為2.8NA；該步驟不能使用陶瓷容器，原因是二氧化硅與碳酸鈉高溫下反應生成硅酸鈉和二氧化碳；

（3）洗滌沉淀要注意用玻璃棒引流且在過濾器中完成，其操作方法為：將蒸餾水沿著玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸沒沉淀，待水流盡后，再重復操作2～3次；

（4）由電荷守恒和氧原子及氫原子守恒可知方程式為4CrO42-+6S+7H2O＝4Cr（OH）3↓+3S2O32-+2OH-；礦石中SiO2焙燒生成硅酸鈉，加入硫酸生成硅酸，即濾渣中除Al(OH)3外還有H2SiO3；

（6）要使鉻的離子沉淀完全，c（Cr3+）＜10-5mol/L，則c（OH-）＝mol/L＝1×10-9mol/L，所以溶液的pH＝5。