Question

【題目】鉻鞣劑[Cr(OH)SO4]可用于提高皮革的耐曲折強(qiáng)度。一種以鉻渣(含Cr2O3及少量Fe2O3、CaO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))為原料制備Cr(OH)SO4的工藝流程如圖：

回答下列問題：

(1)“焙燒”時(shí)發(fā)生的主要的化學(xué)方程式為__。

(2)“水浸”過程中，物料的粒度(顆粒大小)對(duì)鉻殘余量的影響如圖所示，則最佳反應(yīng)條件為__。

(3)“濾渣2”主要成分為Al(OH)3和__(填化學(xué)式)，“過濾2”后，將溶液pH調(diào)至a(a小于6.5)，發(fā)生的離子反應(yīng)為__，若1L所得溶液中含鉻元素的質(zhì)量為28.6g，有轉(zhuǎn)化為。酸化后所得溶液中c()=__。

(4)根據(jù)有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，含的廢水要經(jīng)化學(xué)處理，使其濃度降至5.0×107mol·L1以下才能排放。含的廢水處理通常可用沉淀法：加入可溶性鋇鹽生成BaCrO4沉淀［Ksp(BaCrO4)=1.2×1010］，再加入可溶性硫酸鹽處理多余的Ba2+。加入可溶性鋇鹽后的廢水中Ba2+的濃度應(yīng)不小于__mol·L1，后續(xù)廢水處理方能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

(5)已知CH3OH在酸性條件下可被氧化生成CO2，寫出Na2Cr2O7與CH3OH反應(yīng)生成Cr(OH)SO4的化學(xué)方程式__。

(6)某廠用m1kg的鉻渣(含Cr2O340%)制備Cr(OH)SO4，最終得到產(chǎn)品m2kg，則產(chǎn)率為__。

Answer 1

【答案】2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2 物質(zhì)的粒度為60目 H2SiO3 2+2H++H2O 0.25mol·L1 2.4×104 Na2Cr2O7+CH3OH+3H2SO4=2Cr(OH)SO4+CO2↑+Na2SO4+4H2O

【解析】

由流程可知，鉻渣加入純堿、空氣和輔料氧化煅燒，Cr2O3轉(zhuǎn)化為Na2CrO4，存在的副反應(yīng)：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑，且水浸之后濾渣1中還原氧化鐵和氫氧化鈣，加入稀硫酸調(diào)節(jié)pH，除去溶液中的AlO2-、SiO32-，則濾渣2為氫氧化鋁、硅酸；濾液中存在2+2H++H2O，經(jīng)調(diào)節(jié)pH=a、蒸發(fā)結(jié)晶后可生成重鉻酸鈉，然后加入甲醇、硫酸將重鉻酸鈉還原為Cr(OH)SO4，據(jù)此分析解答。

(1)“焙燒”時(shí)Cr2O3轉(zhuǎn)化為Na2CrO4，反應(yīng)化學(xué)方程式是2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO2，故答案為：2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO2；

(2)由圖可知，“水浸”過程中，物料的粒度(顆粒大小)為60目時(shí)鉻殘余量最小，則最佳的反應(yīng)條件為60目，故答案為：物質(zhì)的粒度為60目；

(3)“濾渣2”的主要成分為Al(OH)3和H2SiO3，“過濾2”后，將溶液pH調(diào)至a，a小于6.5，目的是使轉(zhuǎn)化為+H2O，酸化時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：2+2H++H2O，若1L酸化后所得溶液中含鉻元素的質(zhì)量為28.6g，有轉(zhuǎn)化為，說明鉻元素有轉(zhuǎn)化為，根據(jù)鉻元素守恒，存在關(guān)系式：2Cr～2～，n()剩余=×=0.05mol，則n()=0.25mol，因此酸化后所得溶液中c()==0.25molL-1，故答案為：H2SiO3；2+2H++H2O；0.25molL-1；

(4)根據(jù)沉淀溶解平衡BaCrO4+Ba2+，有Ksp(BaCrO4)=c()×c(Ba2+) =1.2×10-10=5.0×10-7×c(Ba2+)，解得：c(Ba2+)=2.4×10-4mol/L，故答案為：2.4×10-4；

(5)CH3OH被氧化生成CO2，根據(jù)流程圖，Na2Cr2O7被還原為Cr(OH)SO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2Cr2O7+3H2SO4+CH3OH=2Cr(OH)SO4+Na2SO4+CO2↑+4H2O，故答案為：Na2Cr2O7+3H2SO4+CH3OH=2Cr(OH)SO4+Na2SO4+CO2↑+4H2O；

(6)用m1kg的鉻渣(含Cr2O340%)制備Cr(OH)SO4，最終得到產(chǎn)品m2kg，由Cr原子守恒可知理論上生成產(chǎn)品的質(zhì)量為×165g/mol×2kg=kg，則產(chǎn)率為×100%=×100%，故答案為：×100%。