Question

【題目】電鍍污泥主要含有Cr2O3、NiO和Fe2O3等物質，可制備Na2Cr2O7溶液和NiSO4·6H2O晶體，實現有害物質的資源化利用。已知黃鈉鐵礬［NaFe3(SO4)2(OH)6］是一種淺黃色的難溶物，具有沉淀顆粒大、沉降速率快、容易過濾的特點。

（1）焙燒時Cr2O3被氧化為Na2CrO4，該反應的化學方程式為_______________。

（2）寫出酸化時CrO42-轉化為Cr2O72-的離子方程式：_________________。

（3）①加入CaCO3的目的是中和溶液中的酸，調節溶液pH，提高鐵的去除率。溶液pH對除鐵效率影響如下圖所示。

則除鐵時應控制溶液的pH為____________（填序號）。

A．0.5~1.5 B．1.5~2.5 C．2.5~3.5

②除鐵時發生反應的離子方程式為___________。

③若除鐵時pH稍大會生成Fe(OH)3膠體，顯著降低除鐵效率，原因是____________。

（4）從濾液中獲取NiSO4·6H2O晶體的操作為________、冷卻結晶、過濾、_________、干燥。

Answer 1

【答案】2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO22CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2OB3Fe3++3CaCO3+Na++5SO42-+3H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6↓+3CaSO4↓+3CO2↑生成Fe(OH)3膠體的顆粒小、沉淀速率慢、不容易過濾蒸發濃縮洗滌

【解析】將電鍍污泥、碳酸鈉和空氣焙燒，發生反應2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2↑，然后水浸Na2CrO4溶于水、NiO和Fe2O3難溶于水，然后過濾得到濾液，向濾液中加入稀硫酸，發生反應2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O，然后利用物質的溶解度不同分離得到硫酸鈉和Na2Cr2O7溶液；向濾渣中加入稀硫酸，發生反應NiO+H2SO4=NiSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，向溶液中加入CaCO3來中和溶液中的酸，同時調節溶液的pH，根據圖2知，pH為1.5-2.5時鐵元素的去除率較大，根據流程圖知，生成的沉淀有NaFe3(SO4)2(OH)6、CaSO4，所以去除鐵元素時發生的離子反應方程式為3Fe3++3CaCO3+Na++5SO42-+3H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6+3CaSO4+3CO2↑，然后過濾得到沉淀NaFe3(SO4)2(OH)6、CaSO4和溶液NiSO4，然后采用蒸發濃縮、冷卻結晶方法得到NiSO46H2O晶體；

(1)通過以上分析知，三氧化二鉻和碳酸鈉、氧氣在高溫下反應方程式為2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2↑；
(2)根據以上分析知，酸性條件下CrO42-和氫離子反應生成Cr2O72-和水，離子方程式為2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O；
(3)①根據圖2知，pH在0-3左右，pH越大鐵元素的去除率越高，pH＞3后，pH越大鐵元素的去除率減小，鐵的去除率在pH為1.5-2.5時較高，故選B；
②根據以上分析知，發生的離子反應方程式為3Fe3++3CaCO3+Na++5SO42-+3H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6+3CaSO4+3CO2↑；
③膠體顆粒小，沉淀速率慢且不容易過濾，導致除鐵效率低；
(4)從溶液中獲取晶體的方法為：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，蒸發濃縮增大溶液濃度，洗滌除去雜質。