Question

3．電鍍污泥中含有Cr（OH）₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì)，工業(yè)上通過下述流程回收Na₂Cr₂O₇等物質(zhì)．

已知：
①Cr（OH）₃、ZnO和Al₂O₃一樣均為兩性化合物；
②Na₂Cr₂O₇、Na₂SO₄在不同溫度下的溶解度如表：

	20℃	60℃	100℃
Na2SO4	19.5	45.3	42.5
Na2Cr2O7	183	269	415

（1）焙燒過程中生成Na₂CrO₄的化學方程式為4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+6H₂O+4CO₂；水浸后溶液中除Na₂CrO₄還存在的溶質(zhì)有NaAlO₂和Na₂ZnO₂；
（2）加入H₂SO₄調(diào)節(jié)pH的目的為除去溶液中NaAlO₂、Na₂ZnO₂雜質(zhì)，并將CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；
（3）得到濾渣Ⅲ的“系列操作”的步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 過濾；
（4）若1L加入H₂SO₄后所得溶液中含鉻元素質(zhì)量為23.4g，CrO₄^2-有8/9轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，求轉(zhuǎn)化后所得溶液中c（Cr₂O₇^2-）=0.2mol•L^-1；
（5）向Na₂Cr₂O₇與H₂SO₄混合液中加入H₂O₂，再加入乙醚并搖動，乙醚層為藍色．乙醚中溶有CrO₅，則發(fā)生反應的化學方程式為Na₂Cr₂O₇+4H₂O₂+H₂SO₄═2CrO₅+Na₂SO₄+5H₂O．

Answer 1

分析 以含有Cr（OH）₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì)的電鍍污泥為原料，烘干后加入碳酸鈉和氧氣高溫灼燒發(fā)生反應4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+6H₂O+4CO₂，Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，ZnO+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂ZnO₂+CO₂↑，水浸后過濾得到濾渣CuO、NiO，濾液為Na₂CrO₄，NaAlO₂、Na₂ZnO₂等，調(diào)節(jié)溶液PH沉淀ZnO₂^2-離子和偏鋁酸根離子，過濾得到濾液Na₂CrO₄，濾渣Ⅱ的主要成分有Zn（OH）₂、Al（OH）₃，濾液Na₂CrO₄加入硫酸酸化生成重鉻酸鈉溶液，通過提純得到重鉻酸鈉，
（1）根據(jù)上面的分析可知，氫氧化鉻與碳酸鈉在氧氣的作用下被氧化成鉻酸鈉；焙燒后的固體中Na₂CrO₄、Na₂ZnO₂、NaAlO₂都溶于水；
（2）水浸后溶液中存在Na₂CrO₄，加入硫酸發(fā)生CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，從平衡移動的角度分析，同時NaAlO₂、Na₂ZnO₂雜質(zhì)與酸反應；
（3）鉻酸鈉中加入硫酸生成重鉻酸鈉和硫酸鈉，所以得到濾渣Ⅲ應為硫酸鈉，根據(jù)兩種物質(zhì)的溶解度與溫度的關系可確定操作步驟；
（4）若1L加入H₂SO₄后所得溶液中含鉻元素質(zhì)量為23.4g即鉻的物質(zhì)的量為$\frac{23.4g}{52g/mol}$=0.45mol，根據(jù)鉻元素守恒可計算出所得溶液中c（Cr₂O₇^2-）；
（5）Na₂Cr₂O₇與H₂O₂，在酸性條件下反應生成CrO₅，根據(jù)元素守恒書寫反應的化學方程式．

解答 解：（1）根據(jù)上面的分析可知，氫氧化鉻與碳酸鈉在氧氣的作用下被氧化成鉻酸鈉，反應的化學方程式為4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+6H₂O+4CO₂，焙燒后的固體中Na₂CrO₄、Na₂ZnO₂、NaAlO₂都溶于水，所以水浸后溶液中的溶質(zhì)除Na₂CrO₄還存在 NaAlO₂、Na₂ZnO₂，
故答案為：4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+6H₂O+4CO₂； NaAlO₂、Na₂ZnO₂；
（2）水浸后溶液中存在Na₂CrO₄，加入硫酸發(fā)生CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，NaAlO₂、Na₂ZnO₂與酸反應，可以除去溶液中NaAlO₂、Na₂ZnO₂雜質(zhì)，并將CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，
故答案為：除去溶液中NaAlO₂、Na₂ZnO₂雜質(zhì)，并將CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；
（3）鉻酸鈉中加入硫酸生成重鉻酸鈉和硫酸鈉，所以得到濾渣Ⅲ應為硫酸鈉，根據(jù)兩種物質(zhì)的溶解度與溫度的關系可知重鉻酸鈉的溶解度較大，而硫酸鈉的溶解度較小，所以得到濾渣Ⅲ硫酸鈉的步驟為 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
（4）若1L加入H₂SO₄后所得溶液中含鉻元素質(zhì)量為23.4g即鉻的物質(zhì)的量為$\frac{23.4g}{52g/mol}$=0.45mol，CrO₄^2-有8/9轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，所以溶液中n（Cr₂O₇^2-）=0.45mol×$\frac{8}{9}$=×$\frac{1}{2}$0.2 mol，則溶液中c（Cr₂O₇^2-）=0.2mol•L^-1，
故答案為：0.2；
（5）Na₂Cr₂O₇與H₂O₂，在酸性條件下反應生成CrO₅，反應的化學方程式為Na₂Cr₂O₇+4H₂O₂+H₂SO₄═2CrO₅+Na₂SO₄+5H₂O，
故答案為：Na₂Cr₂O₇+4H₂O₂+H₂SO₄═2CrO₅+Na₂SO₄+5H₂O．

點評 本題考查了物質(zhì)的分離提純流程，主要考查了操作流程分析、平衡狀態(tài)的判斷、溶度積常數(shù)的計算、方程式的書寫等，題目難度中等，側(cè)重于考查學生分析問題、解決問題能力和計算能力．