Question

【题目】铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为1857 ℃。

（1）工业上以铬铁矿［主要成分是Fe（CrO2）2］为原料冶炼铬的流程如图所示：

①Fe（CrO2）2中各元素化合价均为整数，则铬为_______价。

②高温氧化时反应的化学方程式为___________________________________。

③操作a由两种均发生了化学反应的过程构成的，其内容分别是_______________、铝热反应。

（2）Cr（OH）3是两性氢氧化物，请写出其分别与NaOH、稀硫酸反应时生成的两种盐的化学式____________________________。

（3）铬元素能形成含氧酸及含氧酸盐，若测得初始浓度为1 mol/L的铬酸 （H2CrO4） 溶液中各种含铬元素的微粒浓度分别为：c（）=0.0005 mol·L1、c（）=0.1035 mol·L1、c（）=a mol·L1、则a=______，KHCrO4溶液中c（OH）___c（H+）（填“＞”、“<”或“=”）。

（4）水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。

①处理含有的污水方法通常为：用铁作电极电解污水，被阳极区生成的离子还原成为Cr3+，生成的Cr3+与阴极区生成的OH结合生成Cr（OH）3沉淀除去。则阴极上的电极反应式为_________________________，若要处理含10 mol 的污水，则至少需要消耗的铁为_______g。

②转化为重要产品磁性铁铬氧体（CrxFeyOz）：先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气（氧化部分Fe2+）并加入NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。写出在酸性条件下被Fe2+还原为Cr3+ 的离子方程式：____________________________________，若处理含1 mol（不考虑其它含铬微粒） 的污水时恰好消耗10 mol FeSO4，则当铁铬氧体中n（Fe2+）∶n（Fe3+）＝3∶2时，铁铬氧体的化学式为__________。

Answer 1

【答案】（1） ①+3 （1分） ②4Fe（CrO2）2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2（2分） ③灼烧使 Cr（OH）3分解 （或其它合理说法，1分）

（2）NaCrO2、Cr2（SO4）3（2分）

（3）0.448（1分） <（1分）

（4）①2H2O+2e2OH+H2 ↑（或者2H++2eH2↑）（1分） 3360（2分）

②3Fe2+++8H+3Fe3++Cr3++4H2O（2分） Cr2Fe20O27（2分）

【解析】（1） ①Fe（CrO2）2中各元素化合价均为整数,若Fe的化合价为+3，则Cr的化合价为+，不为整数，若Fe的化合价为+2，则Cr的化合价为+3，为整数，符合题意。 ②由流程图知，高温氧化时的生成物有Fe2O3、Na2CrO4、CO2，由此可写出：Fe（CrO2）2+O2+Na2CO3→Fe2O3+Na2CrO4+CO2，配平即可。③铝热反应是单质铝与难熔金属氧化物之间的反应，故另一种变化是灼烧使Cr（OH）3分解成Cr2O3。

（2）可根据Al（OH）3与NaOH、硫酸反应的情况进行类比。

（3）由于溶液中没有H2CrO4分子，故H2CrO4是强酸，根据铬元素守恒可求出a=0.448。KHCrO4溶液中，能电离但不能水解，故溶液显酸性，c（OH－）<c（H+）。

（4）① 阴极上是H+得到电子生成氢气，阳极上是单质铁失去电子转化为Fe2+，然后Fe2+将还原为Cr3+，本身则被氧化为Fe3+，依得失电子守恒原理知还原10 mol ，需要消耗60 mol Fe2+，故阳极上溶解的铁为60 mol，质量为3360 g。②由题给条件知被还原为Cr3+，Fe2+被氧化为Fe3+，反应的离子方程式为3Fe2+++8H+3Fe3++Cr3++4H2O。由铁铬氧体中n（Fe2+）∶n（Fe3+）＝3∶2及加入的亚铁盐总量为10 mol知，磁性铁铬氧体中n（Fe2+）=6 mol、n（Fe3+）=4 mol，n（Cr3+）= 1 mol，依化合价规则，2z=13+62+34，z=13.5，故磁性铁铬氧体的化学式为Cr2Fe20O27。