Question

16．某化學興趣小組設計如下流程，從酸性工業(yè)廢液（含H⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Cr³⁺、SO${\;}_{4}^{2-}$）中提取鉻．

有關數據如表：

化合物	Mg（OH）2	Al（OH）3	Cr（OH）3
完全沉淀的Ph	10.5	4.3	5.3
開始溶解的pH	--	7.8	9.2
Ksp近似值	10-12	10-14	10-31

回答下列問題：
（1）步驟①所得濾液可用于制取MgSO₄•7H₂O，酸性工業(yè)廢液中加入適量氧化鋁的作用是調節(jié)溶液的pH．
（2）若酸性廢液中c（Mg²⁺）=0．lmol．L^-l，為達到步驟①的實驗目的，則廢液的pH應保持在（5.3，7.8）范圍（保留小數點后l位）．
（3）步驟②中生成NaCrO₂的離子方程式為Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O．
（4）步驟④中反應的離子方程式為7H₂O+4CrO₄^2-+6S=4Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+2OH^-．
（5）步驟⑤在空氣中充分灼燒的目的是使Cr（OH）₃完全轉化為Cr₂O₃，可選用的裝置是D（填序號）．

（6）用如圖所示裝置制取鉻酸鈉（Na₂CrO₄），回答相關問題．

①a是電源的負極，陽極的電極反應式為Cr-6e^-+8OH^-=CrO₄^2-+4H₂O．
②若電解一段時間后陰極收集到標準狀況下的氣體3.36L，則理論上可制得8.1g鉻酸鈉（忽略反應2CrO₄^2-（aq）+2H⁺（aq）?Cr₂O₇^2-（aq）+H₂O（1）的影響）

Answer 1

分析 從酸性工業(yè)廢液（含H⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Cr³⁺、SO${\;}_{4}^{2-}$）中加入Al₂O₃，調節(jié)溶液的pH值，得到濾渣A為氫氧化鋁和氫氧化鉻，濾液中主要是硫酸鎂溶液，濾渣A中加入過量的氫氧化鈉得CrO₂^-、AlO₂^-溶液，加入氧氣將CrO₂^-氧化為CrO₄^2-，再加入硫磺，過濾得氫氧化鉻沉淀和S₂O₃^2-、AlO₂^-溶液，在S₂O₃^2-、AlO₂^-溶液中通入二氧化碳，過濾得濾渣B為Al（OH）₃，氫氧化鋁受熱分解得Al₂O₃，電解Al₂O₃得鋁，氫氧化鉻沉淀在空氣中充分加熱得Cr₂O₃，Cr₂O₃和Al發(fā)生鋁熱反應得鉻，根據裝置圖可知，用鉻制取鉻酸鈉（Na₂CrO₄），鉻作陽極，鉻發(fā)生氧化反應，在堿性溶液中生成CrO₄^2-，電解池中陰、陽極流過的電量相等，據此答題．

解答 解：從酸性工業(yè)廢液（含H⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Cr³⁺、SO${\;}_{4}^{2-}$）中加入Al₂O₃，調節(jié)溶液的pH值，得到濾渣A為氫氧化鋁和氫氧化鉻，濾液中主要是硫酸鎂溶液，濾渣A中加入過量的氫氧化鈉得CrO₂^-、AlO₂^-溶液，加入氧氣將CrO₂^-氧化為CrO₄^2-，再加入硫磺，過濾得氫氧化鉻沉淀和S₂O₃^2-、AlO₂^-溶液，在S₂O₃^2-、AlO₂^-溶液中通入二氧化碳，過濾得濾渣B為Al（OH）₃，氫氧化鋁受熱分解得Al₂O₃，電解Al₂O₃得鋁，氫氧化鉻沉淀在空氣中充分加熱得Cr₂O₃，Cr₂O₃和Al發(fā)生鋁熱反應得鉻，根據裝置圖可知，用鉻制取鉻酸鈉（Na₂CrO₄），鉻作陽極，鉻發(fā)生氧化反應，在堿性溶液中生成CrO₄^2-，電解池中陰、陽極流過的電量相等，
（1）根據上面的分析可知，酸性工業(yè)廢液中加入適量氧化鋁的作用是調節(jié)溶液的pH，得到氫氧化鋁和氫氧化鉻，
故答案為：調節(jié)溶液的pH；
（2）步驟①的實驗目的是得到氫氧化鋁和氫氧化鉻，根據表中的數據可知，廢液的pH應保持在（5.3，7.8）范圍，
故答案為：（5.3，7.8）；
（3）步驟②中生成NaCrO₂的離子方程式為Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，
故答案為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
（4）步驟④中硫與CrO₄^2-發(fā)生氧化還原反應，生成硫代硫酸根離子和氫氧化鉻，反應的離子方程式為7H₂O+4CrO₄^2-+6S=4Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+2OH^-，
故答案為：7H₂O+4CrO₄^2-+6S=4Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+2OH^-；
（5）根據上面的分析可知，步驟⑤在空氣中充分灼燒的目的是使Cr（OH）₃完全轉化為Cr₂O₃，固體加熱可在坩堝中加熱，故可選用的裝置是D，
故答案為：使Cr（OH）₃完全轉化為Cr₂O₃；D；
（6）①根據裝置圖可知，用鉻制取鉻酸鈉（Na₂CrO₄），鉻作陽極，鉻發(fā)生氧化反應，在堿性溶液中生成CrO₄^2-，所以a是電源的負極，陽極的電極反應式為Cr-6e^-+8 OH^-=CrO₄^2-+4H₂O，
故答案為：負；Cr-6e^-+8 OH^-=CrO₄^2-+4H₂O；
②陰極的電極反應式為2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，根據電極反應式可知，若電解一段時間后陰極收集到標準狀況下的氣體3.36L即0.15mol，則轉移電子的物質的量為0.3mol，再根據電極反應式Cr-6e^-+8 OH^-=CrO₄^2-+4H₂O 可知，理論上可制得鉻酸鈉的物質的量為0.05mol，所以鉻酸鈉的質量為0.05mol×162g/mol=8.1g，
故答案為：8.1．

點評 本題屬于工藝流程制備題目，考查制備原理、實驗方案評價、物質分離提純、獲取信息的能力，是對基礎知識的綜合考查，難度中等．