Question

鉻酸鉛（PbCrO₄）俗稱鉻黃，不溶于水．廣泛用于涂料、油墨、漆布、塑料和文教用品等工業(yè)．實驗室模擬工業(yè)上用鉻污泥（含有Cr₂O₃、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂等）制備鉻黃的工藝流程如下：

（1）將鉻污泥粉碎的目的是

 

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（2）廢渣的主要成分是Al（OH）₃和Fe（OH）₃．已知25℃時，Al（OH）₃的K_sp=1.3×10^-33，則該溫度下反應Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺的平衡常數(shù)為

 

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（3）寫出加入30%H₂O₂過程中發(fā)生的離子反應方程式：

 

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（4）加入Pb（NO₃）₂沉淀CrO₄^2-時，檢驗沉淀是否完全的方法是

 

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（5）在廢液中加入10%明礬溶液發(fā)生反應的化學方程式為

 

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Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：流程分析可知，鉻污泥（主要成分為Cr₂O₃，雜質(zhì)為Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂）為原料粉碎后在反應器中加入濃鹽酸浸取，因二氧化硅不反應，經(jīng)過濾可得到廢渣為二氧化硅，溶液a中含有Fe³⁺、Al³⁺、Cr³⁺等，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH8.5～9.5，可除去Fe³⁺、Al³⁺，得到的廢渣為Al（OH）₃和Fe（OH）₃，在CrO₂^2-溶液中加入過氧化氫，經(jīng)氧化可得到CrO₄^2-溶液，然后加入Pb（NO₃）₂溶液，可得到PbCrO₄沉淀，過濾后廢液中含有Pb（NO₃）₂，加入明礬可得到硫酸鉛．
（1）將鉻污泥粉碎可以增大與鹽酸的接觸面積，有利于提高浸取率；
（2）K_sp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）?c³（OH^-），水解平衡常數(shù)K_h=

c3(H+)

c(Al3+)

，故K_sp[Al（OH）₃]?K_h=（k_w）³，據(jù)此計算；
（3）由流程圖可知，加入30%H₂O₂的目的是在堿性條件下將CrO₂^-氧化為CrO₄^2-，同時生成水；
（4）檢驗沉淀是否完全的方法是：靜置分層后，取上層清液，繼續(xù)滴加Pb（NO₃）₂溶液，無沉淀生成，說明沉淀完全；
（5）由流程圖可知，由加入的Pb（NO₃）₂溶液是過量的，故廢液中含有Pb（NO₃）₂，廢液中加入10%明礬溶液目的是將Pb²⁺轉(zhuǎn)化為PbSO₄沉淀．

解答： 解：流程分析可知，鉻污泥（主要成分為Cr₂O₃，雜質(zhì)為Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂）為原料粉碎后在反應器中加入濃鹽酸浸取，因二氧化硅不反應，經(jīng)過濾可得到廢渣為二氧化硅，溶液a中含有Fe³⁺、Al³⁺、Cr³⁺等，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH8.5～9.5，可除去Fe³⁺、Al³⁺，得到的廢渣為Al（OH）₃和Fe（OH）₃，在CrO₂^2-溶液中加入過氧化氫，經(jīng)氧化可得到CrO₄^2-溶液，然后加入Pb（NO₃）₂溶液，可得到PbCrO₄沉淀，過濾后廢液中含有Pb（NO₃）₂，加入明礬可得到硫酸鉛，
（1）將鉻污泥粉碎可以增大與鹽酸的接觸面積，有利于提高浸取率；
故答案為：增大接觸面積，提高浸取率；
（2）K_sp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）?c³（OH^-）=1.3×10^-33，水解平衡常數(shù)K_h=

c3(H+)

c(Al3+)

，故K_sp[Al（OH）₃]?K_h=（k_w）³=（10^-14）³=10^-42，所以K_h=

10-42

1.3×10-33

=7.7×10^-10；
故答案為：7.7×10^-10；
（3）由流程圖可知，加入30%H₂O₂的目的是在堿性條件下將CrO₂^-氧化為CrO₄^2-，同時生成水，反應離子方程式為3H₂O₂+2CrO₂^-+2OH^-=2CrO₄^2-+4H₂O；
故答案為：3H₂O₂+2CrO₂^-+2OH^-=2CrO₄^2-+4H₂O；
（4）檢驗沉淀是否完全的方法是：靜置分層后，取上層清液，繼續(xù)滴加Pb（NO₃）₂溶液，無沉淀生成，說明沉淀完全；
故答案為：靜置分層后，取上層清液，繼續(xù)滴加Pb（NO₃）₂溶液，無沉淀生成，說明沉淀完全；
（5）廢液中含有Pb（NO₃）₂，廢液中加入10%明礬溶液目的是將Pb²⁺轉(zhuǎn)化為PbSO₄沉淀，反應方程式為2Pb（NO₃）₂+KAl（SO₄）₂=2PbSO₄↓+KNO₃+Al（NO₃）₃；
故答案為：2Pb（NO₃）₂+KAl（SO₄）₂=2PbSO₄↓+KNO₃+Al（NO₃）₃．

點評：本題考查物質(zhì)的分離、提純的綜合應用，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，本題注重平衡常數(shù)的計算、離子的檢驗、氧化還原反應等知識點，難度不大，離子的檢驗是高考的熱點，注意（4）題中化學語言的正確運用，為易錯點．