Question

【题目】铬元素的+6价化合物毒性较大，不能随意排放。某化工厂以铬渣(含有Na2SO4及少量Cr2O72－、Fe3+)为原料提取硫酸钠，同时制备金属铬的工艺流程如下：

已知：Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤1.0×10－5mol·L－1时pH为3.6。

回答下列问题：

(1)滤渣A的主要成分为___________。

(2)根据右图信息，操作B包含蒸发结晶和___________。

(3)酸化后的Cr2O72-可被SO32-还原，该反应中若有0.5mol Cr2O72－被还原为Cr3+，则消耗SO32－的物质的量为___________mol。

(4)将重铬酸钠与浓硫酸加热熔融反应、再分离除去硫酸氢钠可以制得工业用粗化液的主要成分CrO3(铬酐)，写出该反应的化学方程式______________________。

(5)通过两步反应可以实现Cr(OH)3转化为Cr，若第一步反应为2Cr(OH)3Cr2O3+3H2O；第二步反应利用了铝热反应原理，则该反应方程式为___________。

(6)利用如图装置，探究铬和铁的活泼性强弱。能证明铁比铬活泼的实验现象是______________________。工业上，在钢器具表面镀铬以增强器具的抗腐蚀性能，用硫酸铬[Cr2(SO4)3]溶液作电解液，阴极的电极反应式为______________________。

Answer 1

【答案】Fe(OH)3 趁热过滤 1.5mol Na2Cr2O7+2H2SO4(浓) 2NaHSO4+2CrO3+H2O Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr Cr电极上产生气泡，溶液颜色变为浅绿色 Cr3++3e-=Cr

【解析】

(1)加入NaOH至溶液的pH=3.6时Fe3+形成Fe(OH)3沉淀进入滤渣A中；

(2)根据物质的溶解度与温度变化关系采用高温过滤分离Na2SO4、Na2Cr2O7；

(3)根据在溶液中 Cr2O72-、SO32-发生氧化还原反应，电子得失数目相等计算；

(4)重铬酸钠与浓硫酸在加热时反应产生硫酸氢钠、CrO3和水，根据原子守恒配平方程式；

(5)Cr2O3与Al在高温下发生置换反应，产生Cr与Al2O3，根据电子守恒、原子守恒配平方程式；

(6)利用原电池反应原理，比较金属的活泼性，活动性强的为负极，失去电子，发生氧化反应；活动性弱的为正极，正极上发生还原反应；在电镀时，镀件钢器具作阴极，发生还原反应。

(1)铬渣中含有Na2SO4及少量Cr2O72－、Fe3+，先水浸，然后向其中加入稀的NaOH溶液，调整pH=3.6，这时Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀进入滤渣A中，故滤渣A主要成分是Fe(OH)3；

(2)将滤渣A过滤除去后溶液中含有Na2SO4、Na2Cr2O7，将溶液蒸发浓缩，根据物质的溶解度曲线可知：Na2Cr2O7的溶解度随温度的升高而增大，Na2SO410H2O的溶解度先是随温度的升高而增大，当温度接近50℃时，Na2SO4的溶解度随温度的升高而减小，趁热过滤，就可以使Na2SO4过滤除去，得到的母液中主要含有Na2Cr2O7；因此操作是蒸发浓缩、趁热过滤；

(3)酸化后的Cr2O72-可被SO32-还原，根据电子得失数目相等可知，若该反应中有0.5mol Cr2O72－被还原为Cr3+，转移电子的物质的量为n(e-)=0.5mol×2×(6-3)=3mol，由于SO32-被氧化为SO42-，每1mol SO32-失去2mol电子，所以消耗SO32－的物质的量n(SO32-)=3mol÷2=1.5mol；

(4)重铬酸钠与浓硫酸在加热时反应产生硫酸氢钠、CrO3和水，根据反应前后各种元素的原子守恒，可得反应方程式：Na2Cr2O7+2H2SO4(浓)2NaHSO4+2CrO3+H2O；

(5)Cr2O3与Al在高温下发生置换反应，产生Cr与Al2O3，根据电子守恒、原子守恒配平方程式为：Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr；

(6)若要利用原电池反应原理，证明铁比铬活泼，可以将二者连接起来，放入稀H2SO4中，在Fe电极上发生反应：Fe-2e-=Fe2+，进入溶液，使溶液变为浅绿色；电子经过导线转移至金属Cr上，溶液中的H+在Cr上获得电子，发生还原反应：2H++2e-=H2↑，在Cr电极上有许多气泡产生。因此看到实验现象是：溶液颜色变为浅绿色，同时在Cr电极上有许多气泡产生；在钢器具表面镀铬，要使钢器具与外接电源的负极连接，作阴极，发生还原反应：Cr3++3e-=Cr，使钢铁表面覆盖一层金属铬，抗腐蚀能力大大增强。