Question

電鍍污泥中含有Cr(OH)₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物質，工業上通過“中溫焙燒—鈉氧化法”回收Na₂Cr₂O₇等物質。

已知：水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物質
（1）水浸后的溶液呈____性（“酸”、“堿”、“中”）。
（2）完成氧化焙燒過程中生成Na₂CrO₄的化學方程式：
____Cr(OH)₃+____Na₂CO₃+_____ = ____Na₂CrO₄+___CO₂+_____
（3）濾渣II的主要成分有Zn(OH)₂、___________________________________。
（4）“系列操作”中為：繼續加入H₂SO₄，________冷卻結晶，過濾。繼續加入H₂SO₄目的是________________________。
已知：①除去濾渣II后，溶液中存在如下反應：2CrO₄²ˉ+2H⁺Cr₂O₇²ˉ+H₂O
②Na₂Cr₂O₇、Na₂CrO₄在不同溫度下的溶解度如下表

溫度 化學式	20℃	60℃	100℃
Na2SO4	19.5	45.3	42.5
Na2Cr2O7	183	269	415
Na2CrO4	84	115	126

 
（5）工業上還可以在水浸過濾后的溶液（Na₂CrO₄）加入適量H₂SO₄，用石墨做電極電解生產金屬鉻，寫出生成鉻的電極反應方程式____________________________。

Answer 1

（16分）（1）堿性 （2分）
（2）4Cr(OH)₃+4Na₂CO₃+3O₂==4Na₂CrO₄+4CO₂+6H₂O（每種物質1分，配平2分，共4分）
（3）Al(OH)₃（2分）
（4）蒸發濃縮（2分） 促進平衡2CrO₄²ˉ+2H⁺Cr₂O₇²ˉ+H₂O向正反應方向移動，盡可能生成更多溶解度更大的Na₂Cr₂O₇（3分）
（5）CrO₄²ˉ+8H⁺+6eˉ=Cr+4H₂O（3分）

解析試題分析：（1）碳酸鈉、偏鋁酸鈉等是強堿弱酸鹽，溶于水時能夠水解，所得溶液呈堿性；（2）觀察可知，鉻元素由+3升為+6價，氫氧化鉻作還原劑，則4Cr(OH)₃+4Na₂CO₃+3O₂==4Na₂CrO₄+4CO₂+6H₂O；（3）觀察流程圖，濾渣I的成分說明水浸過濾除去銅、鎳，由于目標產物含鉻，則加入硫酸調節pH的目的是除去鋅、鋁，因此推斷濾渣II的主要成分是氫氧化鋅、氫氧化鋁；（4）根據混合物分離提純的原理和方法推斷，冷卻結晶之前的操作為蒸發濃縮；由于硫酸具有酸性，鉻酸根離子在溶液中存在如下平衡：2CrO₄²ˉ+2H⁺Cr₂O₇²ˉ+H₂O，繼續加入硫酸，使上述平衡右移，生成更多的重鉻酸鈉；根據溶解度表可知，重鉻酸鈉的溶解度隨溫度下降明顯減小，因此蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到的濾渣III為重鉻酸鈉，濾液的主要成分硫酸鈉和重鉻酸鈉；（5）鉻元素由+6降為0價，發生還原反應，則該反應在陰極上發生，主要反應物和產物為CrO₄²ˉ→Cr；由于化合價降低總數等于得電子數，則CrO₄²ˉ+6eˉ→Cr；由于硫酸顯酸性，應用氫離子使左右電荷守恒，則CrO₄²ˉ+6eˉ+8H⁺→Cr；根據原子個數守恒，陰極反應式為CrO₄²ˉ+6eˉ+8H⁺==Cr+4H₂O。
考點：考查有關物質制備的化學工藝流程大題，涉及鹽類的水解規律、氧化還原反應方程式的配平、除雜原理及濾渣成分推斷、混合物分離提純的方法、應用化學平衡移動原理解析加入硫酸的目的、陰極反應式的書寫等。