Question

鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO·Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質，以下是以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）的流程圖：

根據題意回答下列問題：

（1）操作Ⅰ的名稱是         ，固體X中主要含有             （填寫化學式）；

（2）用醋酸調節(jié)溶液pH=7～8后再進行操作Ⅱ所得固體Y的成分為          （寫化學式）.

（3）酸化步驟中調節(jié)溶液pH＜5時發(fā)生反應2CrO₄^2－＋2H⁺Cr₂O₇^2－＋H₂O.若將將醋酸改用鹽酸，鹽酸會與Cr₂O₇^2－反應造成大氣污染并生成Cr³⁺雜質，該反應的離子方程式為                                                              .

（4）下表是相關物質的溶解度數據，操作III發(fā)生反應的化學方程式是

Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇↓+2NaCl。該反應在溶液中能發(fā)生的理由是：                  。

（5）含鉻廢渣（廢水）的隨意排放對人類生存環(huán)境有極大的危害。電解法是處理鉻污染的一種方法，金屬鐵作陽極、石墨作陰極電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，一段時間后產生Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀。

①電解法處理廢水的總反應如下，配平并填寫空缺：(已知產物中n(Fe(OH)₃): n (H₂)=1:1)

___Fe＋___Cr₂O₇^2-＋___    ＋___H₂O ＝___Fe(OH)₃↓＋___Cr(OH)₃↓＋___H₂↑；

②已知常溫下Cr(OH)₃的K_sp=6.4×10^–32mol⁴/l⁴，若Ⅰ類生活飲用水水質標準鉻含量最高限值是0.052 mg/L，要使溶液中c(Cr³⁺)降到符合飲用水水質標準，須調節(jié)溶液的pH大于______。（已知lg2=0.3）

Answer 1

【知識點】常見金屬元素的單質及其化合物的綜合應用、制備實驗方案的設計

【答案解析】 （1）漏斗、玻璃棒、燒杯（2分）   Fe₂O₃、MgO（2分）

⑵Al(OH)₃（2分）       ⑶Cr₂O₇^2－+6Cl^－+14H⁺＝2 Cr³⁺+3Cl₂↑+7 H₂O（2分）

⑷K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇�。ɑ蛩姆N物質中K₂Cr₂O₇的溶解度最小）。（2分）

⑸ ① 6,1,2H⁺,17,6,2,6 (6Fe＋Cr₂O₇^2-＋2H⁺＋17H₂O = 6Fe(OH)₃↓＋2Cr(OH)₃↓＋6H₂↑)；（2分） ②5.6（2分）

解析：（1）鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO•Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質，加入氧氣和碳酸鈉，發(fā)生反應為：
①4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂=8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃=2NaAlO₂+CO₂↑；
③Cr₂CO₇^2-+H₂O⇌2CrO₄^2-+2H⁺
操作Ⅰ是過濾，得到不溶于水的固體X為Fe₂O₃、MgO；（2）用醋酸調節(jié)溶液pH=7～8后，將偏鋁酸根沉淀成氫氧化鋁，再進行操作Ⅱ過濾所得固體Y為：Al(OH)₃（3）Cr₂O₇^2－具有強氧化性，會將氧化成Cl₂，方程式為：Cr₂O₇^2－+6Cl^－+14H⁺＝2 Cr³⁺+3Cl₂↑+7 H₂O

（4）依據圖表物質的溶解度分析對比，操作Ⅲ發(fā)生反應的化學方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇↓+2NaCl；說明K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇�。ɑ蛩姆N物質中K₂Cr₂O₇的溶解度最�。�；（5）①根據化合價升降進行配平：6Fe＋Cr₂O₇^2-＋2H⁺＋17H₂O = 6Fe(OH)₃↓＋2Cr(OH)₃↓＋6H₂↑；②若地表水鉻含量最高限值是0.1mg/L，換算成物質的量濃度c（Cr³⁺）=0.052×10^-3÷52=1×10^-6mol/L，要使溶液中c（Cr³⁺）降到符合地表水限值，已知Cr（OH）₃的K_sp=6.4×10^-32=c（Cr³⁺）×c³（OH^-），須調節(jié)溶液的c（OH^-）≥4×10^-9mol/L

PH≥5.6；

【思路點撥】本題考查了物質制備流程和方案的分析判斷，物質性質的應用，題干信息的分析理解，操作步驟的注意問題和基本操作方法是解題關鍵，題目難度中等。