Question

【題目】以鉻礦石（主要成分為Cr2O3，還有Al2O3、SiO2等雜質）為原料制取紅礬鈉 (Na2Cr2O7·2H2O)的流程如圖所示。

已知：I．Cr2O3在堿性條件下易被氧化；

II．高溫條件下，Al2O3與Na2CO3發生的反應為:Al2O3 +Na2CO3=2NaAlO2 +CO2↑；

III．2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O K=1.0×1012

（1）“煅燒”時，Cr2O3參加反應的化學方程式為_____。若“煅燒”操作最適宜的溫度是800～900℃，則在實驗室中進行此項操作時，應選擇_____坩堝（填字母）。

a．陶瓷 b．玻璃 c．石英 d．鐵

（2）流程中可循環利用的物質除CO2外還有_____（填化學式）。

（3）“過濾II”所得沉淀主要有______（填化學式）。

（4）由Na2Cr2O7溶液制備紅礬鈉的具體實驗操作有_____，經洗滌、干燥得到紅礬鈉樣品。

（5）“電解”時，利用以下裝置將Na2CrO4溶液轉化為Na2Cr2O7溶液，當a、b均為石墨電極時，a電極的電極反應式為____。若初始加入電解池中的c (Na2CrO4)=1.0mol·L-l，隨著“電解”的進行，當溶液pH=6時，Na2CrO4的轉化率為______（忽略電解過程中溶液體積變化）。

Answer 1

【答案】2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2 d Na2CO3 H2SiO3、AI(OH)3 加熱濃縮、冷卻結晶、過濾 2H2O+2e-=2OH-+H2(或2H++2e-=H2) 50%

【解析】

將鉻礦石（主要成分為Cr2O3，還有Al2O3、SiO2等雜質）和純堿、空氣煅燒，發生反應得到NaAlO2、Na2CrO4、Na2SiO3、Na2CO3，然后水浸、過濾得到浸出液，浸出液中溶質是NaAlO2、Na2CrO4、Na2SiO3、Na2CO3 ，在浸出液中利用焙燒產生的二氧化碳調整溶液pH ，依據流程可知，溶液中偏鋁酸鈉、Na2SiO3生成硅酸沉淀和氫氧化鋁沉淀，然后過濾得到濾液和沉淀，沉淀是H2SiO3、AI(OH)3，濾液中含有Na2CrO4和Na2CO3 ，加入酸繼續調節溶液的pH ，根據信息②知，溶質變為Na2Cr2O7，將混合溶液蒸發濃縮、冷卻結晶得到Na2Cr2O7晶體。

（1）根據流程和上述分析，“煅燒’’時，Cr2O3與加入的純堿、空氣高溫下反應生成Na2CrO4和二氧化碳，化學反應方程式為：2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2；陶瓷、玻璃、石英當中都含有二氧化硅，煅燒時加入的純堿會與二氧化硅反應，損壞實驗裝置，因此因該在鐵坩堝中進行煅燒操作。

答案為：2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2 ；d

（2）流程圖中。“過濾II”后得到溶液中含有Na2CO3，將混合溶液蒸發濃縮、冷卻結晶得到Na2Cr2O7晶體后得到的濾液中含有大量Na2CO3可用于煅燒操作。

答案為：Na2CO3；

（3）浸出液中利用焙燒產生的二氧化碳調整溶液pH ，二氧化碳溶于水溶液顯酸性，濾液中的偏鋁酸鈉、Na2SiO3轉化為硅酸沉淀和氫氧化鋁沉淀。

答案為：H2SiO3、AI(OH)3；

（4）由Na2Cr2O7溶液制備紅礬鈉固體，操作為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌。

答案為：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾；

（5）根據電解池中a電極端，加入稀氫氧化鈉，相當于電解水，流出濃氫氧化鈉，說明a電極周圍產生大量氫氧根離子，因此可得a電極上水中氫離子得到電子轉變為氫氣和氫氧根，因此電極a為陰極，電極式為2H2O+2e-=2OH-+H2(或2H++2e-=H2)；b電極為陽極，溶液中陰離子放電，根據放電順序氫氧根大于含氧酸根（CrO42-），因此b電極為水中的氫氧根離子失去電子轉變為氧氣和氫離子，在氫離子存在的情況下，根據已知信息2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O K=1.0×1012可得，，溶液的pH=6，即=1.0×10-6mol/L，K====1.0×1012，=0.5mol/L，因此當溶液pH=6時，溶液中剩余的CrO42-為0.5mol，消耗的CrO42-為0.5mol，Na2CrO4的轉化率==50%；

答案為：2H2O+2e-=2OH-+H2(或2H++2e-=H2)；50%；