Question

【題目】鉻鐵礦的成分主要為FeCr2O4，另含有少量Al2O3和SiO2。從鉻鐵礦中提取鐵、鉻的化合物,并獲得副產物的工藝流程如下：

已知“混熔鹽”中含有Na2CrO4和NaFeO2，其中NaFeO2極易水解。試回答下列問題：

（1）“濾渣1”為紅褐色沉淀，其化學式為_________________；向濾液①中加H2SO4“調pH”的目的：一是使CrO42-轉化為Cr2O72- ；二是____________________________。

（2）“煅燒”鉻鐵礦時，主要反應的化學方程式為_______________________________。

（3）根據右圖溶解度(S)~溫度(T)曲線判斷，對濾液②進行的最佳“分離”方法為_________(填序號)。

A.蒸發結晶 B.蒸發濃縮，趁熱過濾 C.蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾

（4）“反應”的離子方程式為_______________________________。

（5）Cr(OH)3溶于鹽酸生成配離子[CrCln(H2O) 6-n]x+。0.0015 mol [CrCln(H2O) 6-n]x+與氫離子交換樹脂(HR)完全發生離子交換：

[CrCln(H2O) 6-n]x++xHR→Rx[CrCln(H2O) 6-n]+xH+，生成的H+可與25.00 mL0.1200 mol·L -1NaOH溶液恰好中和。則該配離子的化學式為__________________。

（6）已知25℃時，Cr(OH)3的溶度積常數Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32。則使Cr3+恰好完全沉淀，即溶液中c(Cr3+) =1.0×10-5 mol·L -1時，應調節溶液pH的最小值a為多少? (列式計算)____________________________________________。

Answer 1

【答案】 Fe(OH)3 使AlO2-、SiO32-轉化為沉淀，便于過濾分離 4FeCr2O4＋20NaOH＋7O28Na2CrO4＋4NaFeO2＋10H2O B 3SO2＋Cr2O72-＋2H+===2Cr3＋+3SO42-+H2O [CrCl(H2O)5]2+ Cr3+完全沉淀時，c(Cr3＋)＝1.0×10-5 mol·L-1，c(OH-)＝1.0×10-9 mol·L-1 ，c(H＋)＝1.0×10-5 mol·L-1 ，pH＝-lg 10-5＝5

【解析】鉻鐵礦的成分主要為FeCr2O4(含有少量Al2O3和SiO2)，與氫氧化鈉煅燒后生成的“混熔鹽”中含有Na2CrO4和NaFeO2，水洗后的濾液中含有Na2CrO4和NaFeO2，以及反應生成的偏鋁酸鈉和硅酸鈉；“濾渣1”為紅褐色沉淀，主要成分為氫氧化鐵；濾液1中加入硫酸，調節pH后，CrO42-轉化為Cr2O72-；偏鋁酸鈉和硅酸鈉轉化為氫氧化鋁沉淀和硅酸沉淀；NaFeO2極易水解轉化為氫氧化鐵沉淀；濾液2中主要含有重鉻酸鈉和硫酸鈉，通入二氧化硫后將重鉻酸鈉還原為Cr3＋，再加入氫氧化鈉調節pH，生成Cr(OH)3。

(1)根據上述分析，“濾渣1”為紅褐色沉淀為氫氧化鐵，其化學式為Fe(OH)3；向濾液①中加H2SO4“調pH”的目的：一是使CrO42-轉化為Cr2O72- ；二是使AlO2-、SiO32-轉化為沉淀，便于過濾分離，故答案為：Fe(OH)3；使AlO2-、SiO32-轉化為沉淀，便于過濾分離；

(2)“煅燒”鉻鐵礦時，FeCr2O4與氫氧化鈉反應生成了Na2CrO4和NaFeO2，反應的化學方程式為4FeCr2O4＋20NaOH＋7O28Na2CrO4＋4NaFeO2＋10H2O，故答案為：4FeCr2O4＋20NaOH＋7O28Na2CrO4＋4NaFeO2＋10H2O；

(3)濾液2中主要含有重鉻酸鈉和硫酸鈉，根據溶解度(S)~溫度(T)曲線可知，對濾液②進行的最佳“分離”方法為蒸發濃縮，在溫度較高時趁熱過濾，除去硫酸鈉，故答案為：B；

(4)“反應”時二氧化硫后將重鉻酸鈉還原為Cr3＋，離子方程式為3SO2＋Cr2O72-＋2H+==2Cr3＋+3SO42-+H2O，故答案為：3SO2＋Cr2O72-＋2H+==2Cr3＋+3SO42-+H2O；

(5)[CrCln(H2O) 6-n]x++xHR→Rx[CrCln(H2O) 6-n]+xH+，生成的H+可與25.00 mL0.1200 mol·L -1NaOH溶液恰好中和，因為n(OH-)=0.025L×0.1200 mol·L -1=0.003mol，則n(H＋)＝0.0015 mol，根據[CrCln(H2O) 6-n]x++xHR→Rx[CrCln(H2O) 6-n]+xH+可知，0.0015 mol [CrCln(H2O) 6-n]x+生成0.003 mol H＋，x=2，根據正負化合價的代數和為0，[CrCln(H2O) 6-n]2+中Cr為+3價，Cl為-1價，則n=1，因此該配離子的化學式為[CrCl(H2O)5]2+，故答案為：[CrCl(H2O)5]2+；

(6)Cr3+完全沉淀時，c(Cr3＋)＝1.0×10-5 mol·L-1，c(OH-)＝==1.0×10-9 mol·L-1 ，c(H＋)＝1.0×10-5 mol·L-1 ，pH＝-lg 10-5＝5，故答案為：5。