Question

【題目】重鉻酸鉀（K2Cr2O7）是一種強(qiáng)氧化劑，在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中都有很廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，由于其具有致癌作用，也是環(huán)境污染物之一，必須進(jìn)行處理。工業(yè)上通常以鉻鐵礦（主要成分為FeOCr2O3，另外還含有SiO2、Al2O3等雜質(zhì)）為原料制備重鉻酸鉀，主要流程如下圖所示：

已知：①NaFeO2遇水強(qiáng)烈水解,生成紅褐色物質(zhì)；

②2CrO42—（黃色）+2H+Cr2O72—（橙色）+H2O

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

Ⅰ.（1）濾液1的溶質(zhì)除Na2CrO4、Na2SiO3外，還含有（填化學(xué)式）_________________；

（2）由濾液2轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7溶液過(guò)程中，能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是_______（填字母代號(hào)）；

a．溶液的顏色不變

b．v (CrO42—)= 2v (Cr2O72—)

c.Cr2O72—和CrO42—的濃度相同

（3）向Na2Cr2O7溶液中加入KCl固體，獲得K2Cr2O7晶體的操作依次是：加熱濃縮、______________、過(guò)濾、洗滌、干燥。

Ⅱ．工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72—和CrO42—，常用還原沉淀法處理。該方法的工藝流程為：

（4）請(qǐng)寫出Cr2O72―與FeSO4溶液在酸性條件下反應(yīng)的離子方程式___________________；

（5）已知常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp＝10-32，要使第步過(guò)程中c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至__________________________。

Answer 1

【答案】 NaAlO2、NaOH a 冷卻結(jié)晶 Cr2O72― + 6 Fe2+ + 14H+ ＝ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 5

【解析】煅燒時(shí)，鉻鐵礦中FeOCr2O3、SiO2、Al2O3分別轉(zhuǎn)化為NaFeO2、Na2CrO4、Na2SiO3和NaAlO2。水浸時(shí)，NaFeO2遇水強(qiáng)烈水解,生成紅褐色物質(zhì)是氫氧化鐵，另外還生成氫氧化鈉；

Ⅰ.（1）濾液1的溶質(zhì)除Na2CrO4、Na2SiO3外，還含有NaAlO2、NaOH ；

（2）由濾液2轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7溶液過(guò)程中，由2CrO42—（黃色）+2H+Cr2O72—（橙色）+H2O可知，溶液由黃色轉(zhuǎn)化為橙紅色，所以當(dāng)溶液顏色不變時(shí)能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，選a； b．v (CrO42—)= 2v (Cr2O72—)不能表示正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，所以不能說(shuō)明反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)；c.Cr2O72—和CrO42—的濃度相同不能表示它們的濃度不再發(fā)生變化，所以也不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

（3）根據(jù)流程，向Na2Cr2O7溶液中加入KCl固體可以獲得K2Cr2O7晶體，說(shuō)明在反應(yīng)混合物中，重鉻酸鉀的溶液度是最小的，而氯化鈉的溶液度隨溫度變化不大，所以可以用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等一系列操作得到K2Cr2O7晶體。

Ⅱ．（4）由流程可知，Cr2O72―可以FeSO4溶液在酸性條件下還原為Cr3+，而Fe2+被氧化為Fe3+，所以反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72― + 6 Fe2+ + 14H+ ＝ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O；

（5）已知常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp＝10-32，要使第步過(guò)程中c(Cr3+)降至10-5mol/L，根據(jù)Ksp=c(Cr3+) (OH-)，可得c(OH-)=mol/L,所以c(H+)=10-5mol/L，pH= -lgC(H+)=5，所以溶液的pH應(yīng)調(diào)至5。