Question

【題目】金屬鉻是硬度最高的金屬，常用于制造不銹鋼和儀器儀表的金屬表面鍍鉻，可用鉻鐵礦(主要成分為FeCr2O4，含有SiO2、Al2O3等雜質)冶煉金屬鉻�；卮鹣铝袉栴}：

I.焦炭冶煉法。反應的化學方程式為FeCr2O4+4CFe+2Cr+4CO ,該方法的優點是過程簡單，主要缺點是___。

Ⅱ．鋁熱冶煉法。冶煉流程如下：

已知：4FeCr2O4+8Na2CO3 +7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2

(1)步驟①所得浸出液中的陰離子除CrO42－、CO32－、OH－外，還有____(忽略水解，填化學式)。

(2)步驟③需將pH調____(填“大”或“小”)。

(3)步驟④反應的離子方程式為____。若加H2SO4前c(CrO42-) =0. 020 mol/L，將溶液pH調至3時CrO42-濃度降為1.0×10-5 mol/L(加入H2SO4引起的體積變化可忽略)，則該反應的平衡常數為____

(4)相關物質的溶解度曲線如圖。步驟⑤需先得到較純的 Na2Cr2O7·2H2O晶體，其操作方法是____。

(5)步驟⑥除生成Cr2O3外，還生成了Na2CO3和CO，該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為 ___。可改用Na2 CrO4和Na2S反應得到Cr(OH)3，再熱分 解得到Cr2O3。請配平下列化學方程式：___Na2CrO4+___Na2S+___H2O =___Cr(OH)3+___Na2 S2O3+___NaOH___

Answer 1

【答案】產生有毒氣體CO，金屬Cr純度不高，耗能高 SiO32－、AlO2－ 大 2CrO42－＋2H＋Cr2O72－＋H2O 1.0×1014 將混合溶液蒸發濃縮、趁熱過濾 1：2 8 6 23 8 3 22

【解析】

I.根據反應方程式，產物中產生有毒氣體CO，Fe與Cr通常為合金，純度不高，反應條件是高溫，耗能高；

II.（1）根據原料，在焙燒時除發生已知反應外，還發生SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑，水浸出液中含有CrO42－、CO32－、OH－、SiO32－、AlO2－五種陰離子；

（2）步驟②中，加入H2SO4的目的是除去SiO32－，發生反應2H＋＋SiO32－=H2SiO3↓，步驟③調pH的目的是除去Al3＋，要除去Al3＋需調大pH，使Al3＋轉化成Al(OH)3沉淀而除去；

（3）除去Al3＋后，溶液pH較大，此時Cr元素在溶液中的主要形式是CrO42－，再加硫酸的目的是將CrO42－轉化成Cr2O72－，反應為2CrO42－＋2H＋Cr2O72－＋H2O，原溶液中c(CrO42－)=0.020mol·L－1，轉化后c(CrO42－)=1.0×10－5mol·L－1，c(Cr2O72－)=0.01mol·L－1，pH=3，即c(H＋)=1.0×10－3mol·L－1，平衡常數K=c(Cr2O72－)/[c2(CrO42－)×c2(H＋)]，代入數值得到K=1.0×1014；

（4）由溶解度曲線可知，Na2Cr2O7的溶解度隨溫度變化不大，且比Na2SO4的溶解度大，因此可采用蒸發濃縮、趁熱過濾除去Na2SO4；

（5）步驟⑥中發生反應是2C＋Na2Cr2O7=Na2CO3＋CO↑＋Cr2O3，C作還原劑，Na2Cr2O7作氧化劑，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1：2；利用化合價升降法可配平8Na2CrO4＋6Na2S＋23H2O=8Cr(OH)3＋3Na2S2O3＋22NaOH。