Question

【題目】利用熔融堿焙燒工藝可從鋁熱法生產(chǎn)金屬鉻所得鉻渣（Al、Al2O3、Cr2O3等）中浸出鉻和鋁，實(shí)現(xiàn)鉻和鋁的再生利用。其工作流程如下：

提示：2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O

（1）寫(xiě)出過(guò)程I中鋁發(fā)生的離子方方程式_______________。

（2）溶液1中的陰離子有CrO42-、 ___________。

（3）過(guò)程I中，Cr2O3參與的反應(yīng)中，若生成0.4 mol CrO42-，消耗氧化劑的物質(zhì)的量是________。

（4）通入CO2調(diào)節(jié)溶液pH實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。

①濾渣A煅燒得到Al2O3，其可用來(lái)冶煉Al，冶煉Al原理___________。

②濾渣B受熱分解所得物質(zhì)可以循環(huán)利用，B是___________。

（5）過(guò)程II的目的是得到K2Cr2O7粗品，粗品再重結(jié)晶可制得純凈的K2Cr2O7。

不同溫度下化合物的溶解度（g/100gH2O）

化合物名稱	0℃	20℃	40℃	60℃	80℃
NaCl	35.7	36.0	36.6	37.3	38.4
KCl	28.0	34.2	40.1	45.8	51.3
K2SO4	7.4	11.1	14.8	18.2	21.4
K2Cr2O7	4.7	12.3	26.3	45.6	73.0
Na2Cr2O7	163	183	215	269	376

結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析，過(guò)程II得到K2Cr2O7粗品的操作是：_______________，過(guò)濾得到K2Cr2O7粗品。

Answer 1

【答案】 2Al+2OH-+2H2O= 2AlO2-+3H2↑ AlO2－、OH－ 0.3 mol 2Al2O3（熔融） 3O2↑+ 4Al NaHCO3 向?yàn)V液3中加入稀鹽酸和KCl固體后，蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶

【解析】試題分析：本題考查工藝流程的分析，涉及離子方程式和化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，物質(zhì)的分離、提純，圖表數(shù)據(jù)的分析。根據(jù)鉻渣的成分以及圖示，過(guò)程I中Al、Al2O3與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2，Cr2O3被氧化成Na2CrO4，水浸后的溶液1中含Na2CrO4、NaAlO2和過(guò)量NaOH；溶液1中通入CO2調(diào)pH=9，NaAlO2與CO2反應(yīng)生成Al（OH）3沉淀，濾渣A的成分為Al（OH）3；濾液2中通入CO2調(diào)pH=6，部分Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7，濾渣B受熱分解所得物質(zhì)可循環(huán)利用，結(jié)合CO2與NaAlO2的反應(yīng)和流程，過(guò)濾得到的濾渣B的主要成分為NaHCO3。

（1）過(guò)程I中Al與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2和H2，反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。

（2）根據(jù)上述分析溶液1中的陰離子有CrO42-、AlO2-和OH-。

（3）過(guò)程I中Cr2O3被氧化成CrO42-，氧化劑為O2，根據(jù)得失電子守恒，4n（O2）=3n（CrO42-），消耗的氧化劑氧氣物質(zhì)的量為n（CrO42-）=0.4mol=0.3mol。

（4）①濾渣A為Al（OH）3，Al（OH）3煅燒得Al2O3和H2O，電解熔融的Al2O3得到Al，冶煉Al的原理為2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑。

②濾渣B受熱分解所得物質(zhì)可以循環(huán)利用，則濾渣B是NaHCO3。

（5）由于要獲得K2Cr2O7，所以要使CrO42-盡可能多的轉(zhuǎn)化成Cr2O72-，使反應(yīng)2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O正向移動(dòng)，需要向?yàn)V液3中加入酸；將濾液3中的Na2Cr2O7轉(zhuǎn)化為K2Cr2O7需要向?yàn)V液3中加入鉀鹽，從表中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，低溫時(shí)K2Cr2O7的溶解度最小，但K2SO4的溶解度與K2Cr2O7的差別不大，所以向?yàn)V液3中加入KCl固體。過(guò)程II得到K2Cr2O7粗品的操作是：向?yàn)V液3中加入稀鹽酸和KCl固體后，蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶。