Question

9．以鉻鐵礦[主要成份為Fe（CrO₂）₂，含有Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)為主要原料生產(chǎn)重鉻酸鈉晶體（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）的主要工藝流程如下：
（1）酸化時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，若1L酸化后所得溶液中含鉻元素的質(zhì)量為28.6g，CrO₄^2-有$\frac{10}{11}$轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-．
①酸化時(shí)發(fā)生反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為K=$\frac{c（Cr{\;}_{2}O{\;}_{7}{\;}^{2-}）}{c（CrO{{\;}_{4}}^{2-}）×c（H{\;}^{+}）}$；
②酸化后所得溶液中c（Cr₂O₇^2-）=0.25mol•L^-1；
③已知：常溫時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=10¹⁴．上述酸化后所得溶液的pH=6．
（2）根據(jù)有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，含CrO₄^2-的廢水要經(jīng)化學(xué)處理，使其濃度降至5.0×10^-7mol•L^-1以下才能排放．含CrO₄^2-的廢水處理通常用以下方法．
沉淀法：加入可溶性鋇鹽生成BaCrO₄沉淀[K_sp（BaCrO₄）=1.2×10^-10]，再加入可溶性硫酸鹽處理多余的Ba²⁺．加入可溶性鋇鹽后的廢水中Ba²⁺的濃度應(yīng)不小于2.4×10^-4mol•L^-1，后續(xù)廢水處理方能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)．

Answer 1

分析 （1）①酸化時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，據(jù)此寫出K的表達(dá)式；
②根據(jù)守恒列關(guān)系式：2Cr～2CrO₄^2-～Cr₂O₇^2-，列式計(jì)算得n（Cr₂O₇^2-）和n（CrO₄^2-）_剩余，進(jìn)而求出酸化后所得溶液中c（Cr₂O₇^2-）；
③根據(jù)反應(yīng) 2CrO₄^2-+2H⁺═?Cr₂O₇^2-+H₂O及平衡常數(shù)K═10¹⁴，可求出c（H+）=1.0×10^-6mol，則PH=6，
（2）根據(jù)沉淀溶解平衡CrO₄^2-+Ba²⁺?BaCrO₄及K_sp（BaCrO₄）=C（CrO₄^2-）×C（Ba²⁺）=1.2×10^-10，可得C（Ba²⁺）．

解答 解：（1）①酸化時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，其K的表達(dá)式為K=$\frac{c（Cr{\;}_{2}O{\;}_{7}{\;}^{2-}）}{c（CrO{{\;}_{4}}^{2-}）×c（H{\;}^{+}）}$；
故答案為：$\frac{c（Cr{\;}_{2}O{\;}_{7}{\;}^{2-}）}{c（CrO{{\;}_{4}}^{2-}）×c（H{\;}^{+}）}$；
②若1L酸化后所得溶液中含鉻元素的質(zhì)量為28.6g，CrO₄^2-有 $\frac{10}{11}$轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，說明鉻元素有 $\frac{10}{11}$轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-
根據(jù)守恒列關(guān)系式：2Cr～2CrO₄^2-～Cr₂O₇^2-
                 2              1
             $\frac{28.6×\frac{10}{11}}{52}$mol    n（Cr₂O₇^2-）
則n（Cr₂O₇^2-）=0.25mol，n（CrO₄^2-）_剩余=0.05mol；
則①酸化后所得溶液中c（Cr₂O₇^2-）=$\frac{n}{V}$=0.25mol•L^-1；
故答案為：0.25mol•L^-1；
③設(shè)H⁺的物質(zhì)的量濃度為amol/L，
              2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
平衡（mol/L） 0.05    a     0.25
平衡常數(shù)K=$\frac{0.25}{0.05{\;}^{2}×a{\;}^{2}}$═10¹⁴，
則a=1.0×10^-6mol，PH=6，
故答案為：6；
（2）CrO₄^2-+Ba²⁺?BaCrO₄
 5.0×10^-7mol•L^-1 C（Ba²⁺）
K_sp（BaCrO₄）=C（CrO₄^2-）×C（Ba²⁺）=5.0×10^-7×C（Ba²⁺）=1.2×10^-10，
C（Ba²⁺）=2.4×10^-4mol/L
故答案為：2.4×10^-4．

點(diǎn)評(píng) 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、離子檢驗(yàn)、金屬的冶煉、溶度積常數(shù)的計(jì)算、方程式的書寫等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生分析問題、解決問題能力和計(jì)算能力．