Question

【題目】工業(yè)上用重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)結晶后的母液(含少量雜質Fe3+)生產(chǎn)重鉻酸鉀(K2Cr2O7)，工藝流程及相關物質溶解度曲線如圖：

(1)由Na2Cr2O7生產(chǎn)K2Cr2O7的化學方程式為________________。

(2)由圖分析選擇冷卻結晶的原因是_______________。

(3)向Na2Cr2O7母液中加堿液調pH的目的是_____________。

(4)分離得到固體A的方式為______，用熱水洗滌固體A，回收的洗滌液轉移到母液____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)中，既能提高產(chǎn)率又可使能耗最低。

(5)生產(chǎn)工藝中含Cr2O72-的廢水常用于處理廢水中的CN-，處理過程按下圖流程進行:

步驟③中，每處理0.3 mol Cr2O72-時轉移電子1.8 mol，該反應的離子方程式為________；

②處理酸性Cr2O72-廢水多采用鐵氧磁體法。該法是向廢水中加入FeSO4·7H2O將Cr2O72-還原成Cr3+，調節(jié)pH，Fe、Cr轉化成相當于Feπ[FexIIICr(2-x)III]O4 (鐵氧磁體，羅馬數(shù)字表示元素價態(tài))的沉淀。處理1 mol Cr2O72-，需加入a mol FeSO4·7H2O，下列結論正確的是_______。

A.x=0.5，a=6 B.x=0.5，a=10

C.x=1.5，a=6 D.x=1.5，a=10

Answer 1

【答案】Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl K2Cr2O7溶解度隨溫度變化明顯 除去溶液中的Fe3+ 趁熱過濾 Ⅱ 26H++3S2O32-+4Cr2O72-=8Cr3++6SO42-+13H2O D

【解析】

由流程可知，溶解后調節(jié)pH除去少量雜質Fe3+，過濾后蒸發(fā)結晶得到Na2Cr2O7，然后加入KCl發(fā)生Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl，結合溶解度曲線圖可知，氯化鈉的溶解度隨溫度的變化較小，母液II蒸發(fā)濃縮只有析出NaCl(A)，低溫下K2Cr2O7的溶解度較小，且K2Cr2O7隨溫度的變化較大，則母液Ⅲ冷卻結晶主要得到K2Cr2O7(B)，據(jù)此分析解答(1)~(4)。

(5)①步驟③中，每處理0.3 mol Cr2O72-時轉移電子1.8 mol，即1mol Cr2O72-時轉移電子6mol，則反應后Cr的化合價變成+3價，根據(jù)流程圖，S2O32-被氧化為SO42-，據(jù)此書寫反應的離子方程式；②根據(jù)氧化還原反應中得失電子數(shù)相等，再結合原子守恒進行計算。

(1)由Na2Cr2O7生產(chǎn)K2Cr2O7的化學方程式為Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl，故答案為：Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl；

(2)由溶解度圖可知，低溫下K2Cr2O7的溶解度遠小于其它組分，隨溫度的降低，K2Cr2O7的溶解度明顯減小，則可通過冷卻結晶析出大量K2Cr2O7晶體，故答案為：K2Cr2O7溶解度隨溫度變化明顯；

(3)母液中含少量雜質Fe3+，向Na2Cr2O7母液中加堿液調pH的目的是除去Fe3+，故答案為：除去溶液中的Fe3+；

(4)氯化鈉的溶解度隨溫度的變化較小，母液II蒸發(fā)濃縮只有析出NaCl(A)，分離出氯化鈉需要趁熱過濾，防止其他物質結晶析出；低溫下K2Cr2O7的溶解度較小，且K2Cr2O7隨溫度的變化較大，則母液Ⅲ冷卻結晶主要得到K2Cr2O7(B)，用熱水洗滌固體A，回收的洗滌液中含有K2Cr2O7和少量氯化鈉，可以轉移到母液Ⅱ中，再冷卻結晶得到K2Cr2O7，既能提高產(chǎn)率又可使能耗最低，故答案為：趁熱過濾；Ⅱ；

(5)①步驟③中，每處理0.3 mol Cr2O72-時轉移電子1.8 mol，即1mol Cr2O72-時轉移電子6mol，則反應后Cr的化合價變成+3價，根據(jù)流程圖，S2O32-被氧化為SO42-，因此反應的離子方程式為26H++3S2O32-+4Cr2O72-=8Cr3++6SO42-+13H2O，故答案為：26H++3S2O32-+4Cr2O72-=8Cr3++6SO42-+13H2O；

②處理1mol Cr2O72-，需加入a mol FeSO47H2O，根據(jù)鉻原子守恒得，1mol Cr2O72-完全反應后生成molFeⅡ[FeⅢxCrⅢ2-x]O4，根據(jù)鐵原子守恒得amol=mol，該反應中得失電子數(shù)相等，1mol×2×3=mol×(3-2)×x，聯(lián)立上述2個方程解得：x=1.5，a=10，故答案為：D。