Question

1．利用熔融堿焙燒工藝可從鋁熱法生產(chǎn)金屬鉻所得鉻渣（Al、Al₂O₃、Cr₂O₃等）中浸出鉻和鋁，實現(xiàn)鉻和鋁的再生利用．其工作流程如圖：

（1）鋁熱法冶煉金屬鉻，是利用了金屬鋁的還原性（填“氧化性”或“還原性”）．
（2）溶液1中的陰離子有CrO₄^2-、AlO₂^-、OH^-．
（3）過程Ⅰ，在Cr₂O₃參與的反應中，若生成0.4mol CrO₄^2-，消耗氧化劑的物質(zhì)的量是0.3 mol．
（4）通入CO₂調(diào)節(jié)溶液pH實現(xiàn)物質(zhì)的分離．
①濾渣A煅燒得到Al₂O₃，再用電解法冶煉Al．冶煉Al的化學方程式是2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$3O₂↑+4Al．
②濾渣B受熱分解所得物質(zhì)可以循環(huán)利用，B是NaHCO₃．
③已知：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O  K=4.0×10¹⁴
濾液3中Cr₂O₇^2-的濃度是0.04mol/L，則CrO₄^2-的濃度是0.01mol/L．
（5）過程Ⅱ的目的是得到K₂Cr₂O₇粗品，粗品再重結晶可制得純凈的K₂Cr₂O₇．
不同溫度下化合物的溶解度（g/100gH₂O）

化合物名稱	0°C	20°C	40°C	60°C	80°C
NaCl	35.7	36.0	36.6	37.3	38.4
KCl	28.0	34.2	40.1	45.8	51.3
K2SO4	7.4	11.1	14.8	18.2	21.4
K2Cr2O7	4.7	12.3	26.3	45.6	73.0
Na2Cr2O7	163	183	215	269	376

結合表中數(shù)據(jù)分析，過程Ⅱ得到K₂Cr₂O₇粗品的操作是：向濾液③中加入稀鹽酸和KCl固體后，蒸發(fā)濃縮、降溫結晶，過濾得到K₂Cr₂O₇粗品．

Answer 1

分析 利用熔融堿焙燒工藝可從鋁熱法生產(chǎn)金屬鉻所得鉻渣（Al、Al₂O₃、Cr₂O₃等）中浸出鉻和鋁，鉻渣加入熔融NaOH、空氣，降溫水浸，鋁、氧化鋁溶解生成偏鋁酸鈉，Cr₂O₃溶解得到CrO₄^2-，得到溶液Ⅰ中含有CrO₄^2-、AlO₂^-、OH^-，通入二氧化碳調(diào)節(jié)溶液PH=9沉淀鋁離子生成氫氧化鋁沉淀，濾渣A為氫氧化鋁，濾液2繼續(xù)通入二氧化碳調(diào)節(jié)溶液PH=6過濾得到，濾渣B為碳酸氫鈉晶體，濾液3含Cr₂O₇^2-、CrO₄^2-等，過程Ⅱ的目的是得到K₂Cr₂O₇粗品，粗品再重結晶可制得純凈的K₂Cr₂O₇，
（1）鋁熱反應中鋁失電子總還原劑；
（2）鋁、氧化鋁溶解生成偏鋁酸鈉，Cr₂O₃溶解得到CrO₄^2-，得到溶液Ⅰ中含有CrO₄^2-、AlO₂^-、OH^-；
（3）在Cr₂O₃參與的反應中，若生成0.4mol CrO₄^2-，反應的離子方程式為：2Cr₂O₃+8OH^-+3O₂=4CrO₄^2-+4H₂O，據(jù)此計算；
（4）①電解熔融氧化鋁生成鋁和氧氣；
②濾渣B受熱分解所得物質(zhì)可以循環(huán)利用是碳酸氫鈉分解生成的碳酸鈉，B為碳酸氫鈉晶體；
③結合平衡常數(shù)計算；
（5）過程Ⅱ得到K₂Cr₂O₇粗品是溶液中得到溶質(zhì)固體，利用物質(zhì)溶解度分析，K₂Cr₂O₇溶解度比Na₂Cr₂O₇ 小，加入氯化鉀和稀鹽酸蒸發(fā)濃縮、降溫結晶得到晶體；

解答 解：利用熔融堿焙燒工藝可從鋁熱法生產(chǎn)金屬鉻所得鉻渣（Al、Al₂O₃、Cr₂O₃等）中浸出鉻和鋁，鉻渣加入熔融NaOH、空氣，降溫水浸，鋁、氧化鋁溶解生成偏鋁酸鈉，Cr₂O₃溶解得到CrO₄^2-，得到溶液Ⅰ中含有CrO₄^2-、AlO₂^-、OH^-，通入二氧化碳調(diào)節(jié)溶液PH=9沉淀鋁離子生成氫氧化鋁沉淀，濾渣A為氫氧化鋁，濾液2繼續(xù)通入二氧化碳調(diào)節(jié)溶液PH=6過濾得到，濾渣B為碳酸氫鈉晶體，濾液3含Cr₂O₇^2-、CrO₄^2-等，過程Ⅱ的目的是得到K₂Cr₂O₇粗品，粗品再重結晶可制得純凈的K₂Cr₂O₇，
（1）鋁熱法冶煉金屬鉻，鋁元素化合價0價變化為+3價，是利用了金屬鋁的還原性，
故答案為：還原性；
（2）鉻渣加入熔融NaOH、空氣，降溫水浸，鋁、氧化鋁溶解生成偏鋁酸鈉，Cr₂O₃溶解得到CrO₄^2-，得到溶液Ⅰ中含有CrO₄^2-、AlO₂^-、OH^-，
故答案為：AlO₂^-、OH^-；
（3）在Cr₂O₃參與的反應中，反應的離子方程式為：2Cr₂O₃+8OH^-+3O₂=4CrO₄^2-+4H₂O，若生成0.4mol CrO₄^2-，反應的氧化劑氧氣物質(zhì)的量為0.3mol，
故答案為：0.3 mol；
（4）①濾渣A煅燒得到Al₂O₃，再用電解法冶煉Al．冶煉Al的化學方程式是2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$3O₂↑+4Al，
故答案為：2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$3O₂↑+4Al；
②濾渣B為碳酸氫鈉受熱分解所得物質(zhì)碳酸鈉可以循環(huán)利用，B是NaHCO₃，
故答案為：NaHCO₃；
③已知：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O   K=4.0×10¹⁴，濾液3中Cr₂O₇^2-的濃度是0.04mol/L，K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）{c}^{2}（{H}^{+}）}$，氫離子濃度c（H⁺）=10^-6mol/L
CrO₄^2-的濃度=$\sqrt{\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（{H}^{+}）K}}$=$\sqrt{\frac{0.04}{1{0}^{-12}×4.0×1{0}^{14}}}$=0.01mol/L，
故答案為：0.01；
（5）過程Ⅱ的目的是得到K₂Cr₂O₇粗品，粗品再重結晶可制得純凈的K₂Cr₂O₇，過程Ⅱ得到K₂Cr₂O₇粗品的操作是：向濾液③中加入稀鹽酸和KCl固體后，蒸發(fā)濃縮、降溫結晶，
故答案為：向濾液③中加入稀鹽酸和KCl固體后，蒸發(fā)濃縮、降溫結晶；

點評 本題考查了物質(zhì)分離提純過程分析判斷、物質(zhì)制備方法、溶度積常數(shù)計算、物質(zhì)溶解度大小比較和應用，題目難度中等．