Question

【題目】紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)廣泛用作強(qiáng)氧化劑、鞣革劑。以鉻礦石(主要成分為Cr2O3,還含有FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))為原料制取紅礬鈉的流程如下:

已知:①CrO42-與Cr2O72-存在如下平衡:2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，當(dāng)pH<3時，以Cr2O72-為主，當(dāng)pH>9時，以CrO42-為主。

②鈉鹽在不同溫度下的溶解度(g):

溫度(℃)	10	20	30	40	50	60	70	80
Na2SO4	9.0	19.4	40.8	48.8	46.7	45.3	44.1	43.7
Na2Cr2O7	170.2	180.1	196.7	220.5	248.4	283.1	323.8	385.4

注32.38℃以上，與飽和溶液平衡的固相為無水Na2SO4,以下則為Na2SO4·10H2O。

③Cr3+完全沉淀時pH為6.8，Cr(OH)3開始溶解時pH為12。

請回答下列問題:

(1)煅燒鉻礦石時，生成Na2CrO4的化學(xué)反應(yīng)方程式為_________

(2)濾渣Ⅱ的成分是__________(填化學(xué)式)。

(3)有人認(rèn)為工藝流程中“用稀硫酸調(diào)pH”改為“通入過量CO2”，不需調(diào)節(jié)pH同樣可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果，理由是___________。

(4)向紅礬鈉溶液中加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到________(填序號)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。

A.80 B.60 C.40 D.10

(5)該工藝所得副產(chǎn)品主要為無水硫酸鈉并混有少量重鉻酸鈉，請?jiān)O(shè)計(jì)從副產(chǎn)品獲得芒硝(Na2SO4·10H2O)的實(shí)驗(yàn)方案:將該副產(chǎn)品按固液質(zhì)量比100:230溶于熱水，加入稍過量的Na2SO3溶液，攪拌,____，過濾，洗滌，低溫干燥。(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑:稀H2SO4、NaOH溶液)。

Answer 1

【答案】 2Cr2O3+4Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2↑ H2SiO3、 Al(OH)3 過量的CO2不會使Al(OH)3溶解 生成的NaHCO3在后續(xù)步驟中加入稀硫酸可以除去 D 緩緩加入稀H2SO4,靜置，冷卻自然結(jié)晶，過濾，將晶體用熱水溶解，加入適量NaOH溶液至溶液pH約為6.8~12，趁熱過濾，將濾液冷卻自然結(jié)晶

【解析】（1）鉻礦石與Na2CO3以及O2在加熱的條件下生成Na2CrO4和CO2，反應(yīng)的方程式為：2Cr2O3+4Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2↑。答案為：2Cr2O3+4Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2↑

（2）濾液I中加入稀硫酸調(diào)節(jié)PH可生成H2SiO3和Al(OH)3沉淀，因此濾渣Ⅱ的成分是H2SiO3、 Al(OH)3。答案為：H2SiO3、 Al(OH)3

（3）通入過量CO2，可以生成Al(OH)3和H2SiO3沉淀，過量的CO2不會溶解Al(OH)3，生成的NaHCO3加入稀硫酸可以除去。答案為：過量的CO2不會使Al(OH)3溶解，生成的NaHCO3在后續(xù)步驟中加入稀硫酸可以除去

（4）向紅礬鈉溶液中加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體，由溶解度圖示可知，冷卻到10℃時得到的K2Cr2O7固體最多。答案為：d

(5) 要從副產(chǎn)品獲得芒硝，可以設(shè)計(jì)如下的實(shí)驗(yàn)方案：將該副產(chǎn)品按固液質(zhì)量比100:230溶于熱水，加入稍過量的Na2SO3溶液，攪拌,向所得的溶液中加入稀硫酸，然后靜置，讓溶液冷卻自然結(jié)晶。對靜置后的溶液進(jìn)行過濾，將得到的晶體溶于熱水中，然后加入適量的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH約為6.812，趁熱過濾，將得到的濾液冷卻自然結(jié)晶，得到芒硝。答案為：緩緩加入稀H2SO4,靜置，冷卻自然結(jié)晶，過濾，將晶體用熱水溶解，加入適量NaOH溶液至溶液pH約為6.8~12，趁熱過濾，將濾液冷卻自然結(jié)晶。