Question

【題目】鉻元素有許多獨(dú)特性質(zhì)，如鉻作為煉鋼的添加料，可生產(chǎn)多種高強(qiáng)度、抗腐 蝕、耐磨、耐高溫、耐氧化的特種鋼；鉻的化合物色彩眾多，如 Cr3+(紫色)、Cr(OH)3(灰藍(lán)色)、 CrO2(綠色)等。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

Ⅰ．鉻可形成 Cr(NO3)3、NaCrO2 等鹽類物質(zhì)，則 NaCrO2 中鉻元素的化合價(jià)為_____，向Cr(NO3)3 溶液中滴加 NaOH 溶液至過(guò)量，可觀察到的主要現(xiàn)象是_____。

Ⅱ．鉻元素的+6 價(jià)化合物毒性較大，不能隨意排放。某化工廠以鉻渣(含有 Na2SO4 及少量Cr 2O72、Fe3+)為原料提取硫酸鈉，同時(shí)制備金屬鉻的工藝流程如下：

已知：金屬離子生成氫氧化物沉淀的 pH 如下表所示：

氫氧化物	Fe(OH)3	Cr(OH)3
開(kāi)始沉淀的 pH	1.5	6
沉淀完全的 pH	3.6	8

(1)濾渣 A 的主要成分為_____。

(2)根據(jù)下圖信息，可知操作 B 包含蒸發(fā)結(jié)晶和_____。

(3)酸化后的 Cr2O72-可被 SO32-還原，該反應(yīng)中若有 0.5 molCr2O72-被還原為 Cr3+ ，則消耗 SO32－的物質(zhì)的量為_____mol。

(4)調(diào) pH 沉鉻步驟中，應(yīng)調(diào)節(jié) pH 的范圍是_____(填字母)。

A．1.5~3.6 B．3.6~6 C．6~8 D．8~9

(5)通過(guò)兩步反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)Cr(OH)3轉(zhuǎn)化為 Cr，第一步反應(yīng)為2Cr(OH)3=Cr2O3+3H2O；第二步反應(yīng)利用了鋁熱反應(yīng)原理，則該步反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

Answer 1

【答案】+3 開(kāi)始有灰藍(lán)色沉淀生成，后沉淀溶解，溶液由紫紅色變?yōu)闊o(wú)色，最終變?yōu)榫G色 Fe(OH)3 趁熱過(guò)濾 1.5 D Cr2O3+2Al=Al2O3+2Cr

【解析】

Ⅰ．NaCrO2 中Na為+1價(jià)，O為-2價(jià)，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0，計(jì)算鉻元素的化合價(jià)；根據(jù)Cr3+(紫色)、Cr(OH)3(灰藍(lán)色)、CrO2(綠色)分析解答；

Ⅱ．鉻渣中含有Na2SO4及少量Cr2O72-、Fe3+，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH約3.6并加熱，可生成Fe(OH)3沉淀，過(guò)濾得到A為Fe(OH)3，由于Na2Cr2O7溶解度在溫度較高時(shí)較大，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，趁熱過(guò)濾得到硫酸鈉，母液中含有Na2Cr2O7，加入亞硫酸鈉，發(fā)生氧化還原反應(yīng)可得到Cr3+，調(diào)節(jié)溶液pH約為8，可生成沉淀Cr(OH)3，兩步反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)Cr(OH)3轉(zhuǎn)化為Cr，第一步反應(yīng)為2Cr(OH)3 Cr 2O3+3H2O；第二步三氧化二鉻和Al發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)方程式為Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr，據(jù)此分析解答。

Ⅰ．鉻可形成 Cr(NO3)3、NaCrO2 等鹽類物質(zhì)， NaCrO2 中Na為+1價(jià)，O為-2價(jià)，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0，鉻元素的化合價(jià)+3；向Cr(NO3)3 溶液中滴加 NaOH 溶液至過(guò)量，開(kāi)始有灰藍(lán)色沉淀Cr(OH)3生成，溶液由紫紅色變?yōu)闊o(wú)色；根據(jù)題意“鉻可形成 Cr(NO3)3、NaCrO2 等鹽類物質(zhì)”說(shuō)明Cr(OH)3能夠被氫氧化鈉溶解，繼續(xù)加入氫氧化鈉，灰藍(lán)色沉淀溶解，溶液又由無(wú)色變?yōu)榫G色，故答案為：+3；開(kāi)始有灰藍(lán)色沉淀生成，后沉淀溶解，溶液由紫紅色變?yōu)闊o(wú)色，最終變?yōu)榫G色；

Ⅱ．(1)鉻渣含有Na2SO4及少量Cr2O72-、Fe3+，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH約3.6并加熱，可生成Fe(OH)3沉淀，過(guò)濾得到A為Fe(OH)3，故答案為：Fe(OH)3；

(2)由于Na2Cr2O7溶解度在溫度較高時(shí)較大，而硫酸鈉的溶解度在較高溫度下較小，且在低溫時(shí)析出結(jié)晶水合物，故操作 B應(yīng)包括蒸發(fā)結(jié)晶（將濾液蒸發(fā)至有大量晶體析出，但是不能蒸干）、趁熱過(guò)濾，即可得到硫酸鈉，故答案為：趁熱過(guò)濾；

(3)酸化后的Cr2O72-可被SO32-還原成Cr3+，離子方程式為3SO32-+Cr2O72-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O，Cr2O72-(Cr為+6價(jià))變化為Cr3+(Cr為+3價(jià))，SO32-(S為+4價(jià))，變化為SO42-(S為+6價(jià))，該反應(yīng)中若有0.5mol Cr2O72-被還原為Cr3+，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為3mol，則消耗SO32-的物質(zhì)的量為1.5mol，故答案為：1.5；

(4)根據(jù)金屬離子生成氫氧化物沉淀的 pH數(shù)據(jù)可知，調(diào) pH 沉鉻步驟中，應(yīng)該調(diào)節(jié) pH＞8，但是pH不能過(guò)高，故選D；

(5)利用鋁熱反應(yīng)冶煉鉻，即高溫條件下，三氧化二鉻和Al發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)方程式為Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr，故答案為：Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr。