Question

【題目】釩被稱(chēng)為“工業(yè)味精”“工業(yè)維生素”，在發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)、國(guó)防等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。某高鉻型釩渣含Fe2O3、Fe3O4、SiO2、Al2O3、V2O5、Cr2O3等物質(zhì)，從中分離提取釩鉻的工藝流程如下：

回答下列問(wèn)題：

(1)“焙燒”時(shí)會(huì)生成NaVO3和Na2CrO4，生成Na2CrO4的化學(xué)方程式是_________。

(2)濾渣1中主要含_______。濾渣2的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3，對(duì)應(yīng)調(diào)pH應(yīng)不低于_____。（常溫下，當(dāng)溶液中離子濃度小于1×10-6mol/L時(shí)認(rèn)為沉淀完全， Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33）

(3)“沉釩”所用0.1mol/L (NH4)2SO4溶液中，離子濃度由大到小的順序是_______。

(4)“還原”時(shí)溶液的pH在2.5左右，此時(shí)控制酸度應(yīng)選用_______（填標(biāo)號(hào)）。

A.稀鹽酸 B.稀硫酸 C.稀硝酸 D.硫酸銨

(5)NH4VO3、Cr(OH)3煅燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的類(lèi)型是否相同？___________。

(6)工業(yè)上可用電解還原法處理含Cr2O72- 的酸性廢水。用鐵板作陽(yáng)極，電解過(guò)程中，廢水pH逐漸上升，Cr3+、Fe3+都以氫氧化物沉淀析出，達(dá)到廢水凈化的目的。

①其中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是___________。

②電解過(guò)程中，廢水pH上升的原因是___________________。

Answer 1

【答案】2Cr2O3+3O2+4Na2CO34Na2CrO4+4CO2 H2SiO3 5 c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＞c(OH-) B 相同 Fe-2e-= Fe2+ 陽(yáng)極放電生成的Fe2+與Cr2O72-反應(yīng)消耗H+，陰極H+放電生成氫氣

【解析】

釩渣含Fe2O3、Fe3O4、SiO2、Al2O3、V2O5、Cr2O3等物質(zhì)，通入空氣條件下，和碳酸鈉固體混合一起培燒，二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)生成了硅酸鈉，Fe3O4被氧化成 Fe2O3 “焙燒”時(shí)V2O5會(huì)生成NaVO3，Cr2O3在通入空氣條件下被氧化和碳酸鈉固體反應(yīng)生成Na2CrO4，加入硫酸，硅酸鈉變成硅酸沉淀，Fe2O3、Al2O3、NaVO3、Na2CrO4溶于硫酸，溶液中含有Al3+、Fe3+、VO3-、CrO42-，調(diào)pH值使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀，用 (NH4)2SO4溶液“沉釩”，加亞硫酸鈉將+6價(jià)的鉻還原成+3價(jià)的Cr3+。

（1）+3價(jià)的的鉻氧化成+6價(jià)，讀圖確定反應(yīng)物有Cr2O3、O2、Na2CO3 “焙燒”時(shí)Cr2O3生成Na2CrO4的化學(xué)方程式是：2Cr2O3+3O2+4Na2CO34Na2CrO4+4CO2；

（2）加入硫酸，硅酸鈉變成硅酸沉淀，故濾渣1中主要含硅酸；根據(jù)題中數(shù)據(jù)Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，同一類(lèi)型的物質(zhì)Ksp越小越難溶，使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀且沉淀完全， pH計(jì)算以Ksp[Al(OH)3]帶入計(jì)算：Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33=c(Al3+)×c3(OH-)，c(Al3+)=1×10-6molL—1，解得c(OH-）=1×10-9molL—1，pH=5，對(duì)應(yīng)調(diào)pH應(yīng)不低于5；

（3）(NH4)2SO4溶液中，NH4+發(fā)生水解，溶液顯酸性，NH4+發(fā)生水解濃度會(huì)減小，但發(fā)生水解的NH4+畢竟少數(shù)，NH4+離子濃度仍大于c(SO42-)，(NH4)2SO4溶液中離子由大到小的順序是c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＞c(OH—)；

（4）A. CrO42—氧化性很強(qiáng)，會(huì)把鹽酸氧化；

B.硫酸是非氧化性酸，比較穩(wěn)定，B項(xiàng)正確；

C.硝酸具有強(qiáng)氧化性會(huì)消耗亞硫酸鈉，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D.硫酸銨水解溶液呈酸性，但程度小達(dá)不到酸度要求，溶液的pH值不能達(dá)到2.5，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選B；

（5）2NH4VO3V2O5 +2NH3 +H2O，2Cr(OH)3Cr2O3＋3H2O，都是分解反應(yīng)，反應(yīng)類(lèi)型相同；

（6）①Fe板作陽(yáng)極，為活性電極，Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+；

②陽(yáng)極電解產(chǎn)生的Fe2+具有還原性，Cr2O72-具有強(qiáng)氧化性，能將Cr2O72-還原成Cr3+，由離子反應(yīng)方程式：Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O可知，處理過(guò)程中消耗氫離子，溶液的酸性減弱，溶液pH增大；電解時(shí)，陰極H+放電發(fā)生還原反應(yīng)，2H++2e-=H2↑，溶液中的H+減少，促進(jìn)水的電離，氫氧根離子濃度增大，溶液pH增大。