Question

【題目】工業廢棄鉻渣對人體以及環境危害極大，鉻渣含有Na2SO4及少量Cr2O72-、Fe3+;某工廠從鉻渣中提取硫酸鈉的工藝如圖1:

己知:I.Fe3+、Cr3+完全沉淀(c≦1.0×10-5mol/L)時pH分別為3.6和5;

Ⅱ.Cr2O72-還原產物為Cr3+。

(1)步驟2調節pH=3.6的目的為______,“微熱”的作用為_______。

(2)Na2SO4和Na2Cr2O7的溶解度隨溫度變化曲線如圖2,操作B的方法為_________.

A.蒸發結晶、趁熱過濾 B.蒸發濃縮，降溫結晶，過濾

(3)步驟5中酸C不能選擇硝酸的理由為____________，酸化、還原過程發生反應的離子方程式為_______，若將該反應設計為原電池(惰性電極)，則負極的電極反應式為_______。

(4)Cr(OH)3的溶度積常數Ksp[Cr(OH)3]=_______

(5)為了測定步驟3的濾液中Na2Cr2O7的濃度，進行步驟如下:

I.取100mL濾液;

Ⅱ.用cmol/L的標準KMnO4酸性溶液滴定bmL一定濃度的FeSO4溶液，消耗KMnO4溶液bmL;

Ⅲ.取bmL濾液，用上述FeSO4溶液滴定，達到滴定終點時，消耗dmLFeSO4溶液；則步驟3的濾液中Na2Cr2O7的含量為_________mol/L。

Answer 1

【答案】 沉淀Fe3+ 加快反應速率、促進Fe3+水解生成Fe(OH)3而除去 A 硝酸有氧化性且會引入新的雜質 3SO32- +Cr2O72-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O SO32--2e-+H2O= SO42-+2H+ 1.0×10-32 5cd/6b

【解析】（1）步驟②的目的是沉淀Fe3+，Fe3+完全沉淀時的pH=3.6，所以調節pH=3.6的目的為沉淀Fe3+；加熱能加快反應速率，使Fe3+沉淀速率更快，同時因為水解反應吸熱，“微熱”還可以促進Fe3+水解生成Fe(OH)3而除去；（2）根據圖2溶解度與溫度曲線，操作B的最佳方法為先將混合溶液蒸發濃縮，趁熱過濾，趁熱過濾的目的是有利于硫酸鈉結晶析出，可以防止Na2Cr2O7析出，故答案選A；（3）硝酸有氧化性，會氧化Na2SO3，且會引入雜質NO3-，為保證最后得到純凈的硫酸鈉，酸C為硫酸，不能選用硝酸等其他酸溶液。酸化后Cr2O72-可被SO32-還原成Cr3+，SO32-變為SO42-，離子方程式為：3SO32- +Cr2O72-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O；根據該反應可知，SO32-在反應中失去電子，所以負極電極反應為：SO32--2e-+H2O= SO42-+2H+；（4）恰好完全沉淀時離子濃度c=1.0×10-5mol/L, Cr3+完全沉淀時pH=5，c(OH-)=1.0×10-9mol/L,所以Cr(OH)3的溶度積常數Ksp[Cr(OH)3]= 1.0×10-5mol/L×(1.0×10-9mol/L)3=1.0×10-32；(5)根據MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，可得c(FeSO4)=5cmol/L，根據Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O可得bmL濾液中含有Na2Cr2O7物質的量=×10-3mol，則c(Na2Cr2O7)= =mol/L。