Question

鉻酸鉛俗稱鉻黃，不溶于水。廣泛用于涂料、油墨、漆布、塑料和文教用品等工業。實驗室模擬工業上用鉻污泥（含有Cr₂O₃、Fe₂O₃、A1₂O₃、SiO₂等）制備鉻黃的工藝流程如下：

（1）將鉻污泥粉碎的目的是                     ，操作a的名稱為          ；
（2）廢渣的主要成分是A1(OH)₃和Fe(OH)₃。已知25℃時，A1(OH)₃的K_sp=1.3×10^－33，則該溫度下反應Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺的平衡常數為          （保留兩位有效數字）；
（3）寫出加入30%H₂O₂過程中發生的離子反應方程式：                     ；
（4）實驗室洗滌鉻黃沉淀的方法：                                           ；
（5）寫出濃鹽酸與A1₂O₃反應的離子方程式：                                。

Answer 1

（14分）（1）增大接觸面積，提高浸取率（2分）  過濾（2分）
（2）7.7×10^－10（2分）
（3）2CrO₂^－+3H₂O₂+2OH^－=2CrO₄^2－+4H₂O（3分）
（4）加蒸餾水浸沒鉻黃沉淀，等蒸餾水流盡后，再重復操作1～2次（3分）
（5）Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O（2分）

試題分析：（1）鉻污泥含有固體反應物，固體粉碎的目的是增大固體反應物的表面積，增大化學反應速率，提高鉻等元素的浸取率；氧化鉻、氧化鐵是堿性氧化物，易溶于過量的濃鹽酸，得到含有CrCl₃、FeCl₃的溶液，氧化鋁是兩性氧化物，溶于過量的濃鹽酸，得到含有AlCl₃的溶液，二氧化硅是酸性氧化物，不溶于鹽酸，則操作a為過濾，目的是除去SiO₂；（2）溶液a中加入適量Na₂CO₃調pH8.5～9.5時，碳酸根離子與氫離子容易反應生成二氧化碳和水，碳酸根離子與鐵離子容易發生雙水解反應，生成氫氧化鐵沉淀和二氧化碳，碳酸根離子與鋁離子容易發生雙水解反應，生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳，再次過濾所得廢渣的主要成分是A1(OH)₃和Fe(OH)₃，碳酸根離子水解促進鉻離子水解，但是鉻離子的水解沒有進行到底，導致濾液中主要成分是NaCrO₂、NaCl等的溶液；由于25℃時H₂OH⁺+OH^－，則K_w=1.0×10^－14；由于Al(OH)₃(s) Al³⁺+3OH^－，則K_sp[Al(OH)₃]=c(Al³⁺)?c³(OH^－)=1.3×10^－33；由于Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺，則K====≈7.7×10^－10；
（3）pH=8.5～9.5時，溶液呈堿性，CrO₂^－變為CrO₄^2－是氧化反應，鉻元素的化合價由+3價升為+6價，由此推斷H₂O₂是該反應的氧化劑，氧元素由—1價降為—2價，則還原產物是水，根據電子、電荷、原子個數守恒原理配平，該過程的離子方程式為2CrO₂^－+3H₂O₂+2OH^－=2CrO₄^2－+4H₂O；（4）洗滌沉淀時，一般是向沉淀中加蒸餾水至浸沒鉻黃沉淀，等蒸餾水流盡后，再重復操作1～2次；（5）氧化鋁是兩性氧化物，鹽酸是強酸溶液，二者反應生成氯化鋁和水，氯化鋁是易溶易電離的鹽，則該反應為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O。