Question

【题目】以化工厂铬渣(含有Na2SO4及少量Cr2O72-、Fe3+)为原料提取硫酸钠的工艺流程如下：

已知：Fe3+、Cr3+完全沉淀(c≤1.0×10-5mol·L-1)时pH分别为3.6和5。

回答下列问题：

（1）根据下图信息，操作B的最佳方法是_______________________。

（2）“母液”中主要含有的离子为_________________。

（3）酸化后的Cr2O72-可被SO32-还原，该反应的离子方程式为______________。

（4）酸化、还原操作时，酸C和Na2SO3溶液是____________(填“先后加入”或“混合后加入”),理由是___________________________。

（5）若pH=4.0时，溶液中Cr3+尚未开始沉淀，则溶液中允许Cr3+浓度的最大值为____________。

（6）根据2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O设计图示装置，以惰性电极电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7,图中右侧电极与电源的____________极相连，其电极反应式为____________。透过交换膜的离子为____________，该离子移动的方向为____________ (填“a→b”或“b→a”)。

Answer 1

【答案】 蒸发结晶、趁热过滤 Na+、SO42-、Cr2O72- 3SO32-+Cr2O72-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O 先后加入 避免Na2SO3与H2SO4直接反应而降低还原效率 0.01mol/L 正极 4OH--4e-=O2↑+2H2O(或2H2O-4e-=O2↑+4H+) Na+ b→a

【解析】（1）本实验的目的要制备硫酸钠晶体，根据图示信息可知，硫酸钠在温度高时，溶解度降低，因此可以采用蒸发结晶、趁热过滤操作方法得到晶体；正确答案：蒸发结晶、趁热过滤。

（2）根据流程看出，调节溶液的pH约为3.6时，铁离子已经沉淀，过滤后滤液中剩余的主要离子有Na+、SO42-、Cr2O72- ；正确答案：Na+、SO42-、Cr2O72-。

（3）酸化后的Cr2O72-可被SO32-还原为Cr3+，SO32-被氧化为SO42-，该反应的离子方程式为3SO32-+Cr2O72-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O；正确答案：3SO32-+Cr2O72-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O。

（4）Na2SO3能够与硫酸反应生成二氧化硫，导致亚硫酸酸根浓度减小，还原效率降低；所以还原操作时，酸C和Na2SO3溶液是先后加入，避免Na2SO3与H2SO4直接反应；正确答案：先后加入；免Na2SO3与H2SO4直接反应而降低还原效率。

（5）Cr3+完全沉淀(c≤1.0×10-5mol·L-1)时，pH=5，所以Ksp=c3（OH-）×c(Cr3+)=（10-9）3×1.0×10-5=10-32；若pH=4.0时，c(H+)=10-4mol/L c(OH-)=10-10mol/L,根据Ksp=c3（OH-）×c(Cr3+)=（10-10）3×c(Cr3+)=10-32，c(Cr3+)= 0.01mol/L，因此溶液中Cr3+尚未开始沉淀，则溶液中允许Cr3+浓度的最大值为0.01mol/L ；正确答案：0.01mol/L。

（6）根据2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O反应可知：右侧b内溶液中氢离子浓度增大，平衡右移，说明溶液中氢氧根离子失电子变为氧气，发生氧化反应，该极为阳极，与电源的正极相连接，因此图中右侧电极与电源的正极相连；其电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O；根据图示可知透过交换膜的离子为Na+；钠离子向阴极移动，即向电解池的左侧a方向移动，即b→a；正确答案: 正极；4OH--4e-=O2↑+2H2O(或2H2O-4e-=O2↑+4H+)；Na+；b→a。