Question

18．铬是极硬、难熔的银白色脆性金属，主要用于炼钢和电镀．铬的主要矿物是铬铁矿，其组成为Fe0．Cr₂0₃或FeCr₂O₄．炼钢所用的铬是由铬铁矿和焦炭在电炉中反应制得．较纯金属铬的生产T艺流程如图1所示：

回答下列问题：
（1）铬铁矿和焦炭在电炉中反应的化学方程式为FeCr₂O₄+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+2Cr+4CO↑．
（2）为加快铬铁矿的碱熔速率，可采取将铬铁矿粉碎、升高反应温度、加速、适当增大氧气浓度等措施（至少写两种措施）．
已知滤液A中含有CrO₄^2-，滤渣A可作为一种红色颜料，其俗称为铁红．请写出铬铁矿氧化碱熔的化学方程式：4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+8CO₂+2Fe₂0₃．
（3）如不考虑可能含有的结晶水，则晶体的主要成分的化学式为Na₂Cr₂O₇．
（4）气体B和气体A不同，则气体B为CO（填化学式，下同）；整个过程中可循环利用的一种物质是Na₂CO₃．
（5）纯铬可由铬的氧化物滤渣B通过热还原法获得，则此处适合用作还原剂的物质为铝（填物质名称）．
（6）含铬废水常采用电解法处理，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理如图2，下列说法正确的是abd．
a．A为电源正极
b．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
c．阴极区附近溶液pH降低
d．若不考虑气体的溶解，当收集到H₂ 13.44L（标准状况）时，有0.1mol Cr₂O₇^2-被还原．

Answer 1

分析 铬铁矿组成为Fe0•Cr₂0₃或FeCr₂O₄，在碳酸钠碱熔条件下与氧气发生氧化还原反应，亚铁离子被氧化成氧化铁，同时生成Na₂CrO₄和CO₂，所以气体A为CO₂，熔渣A为Fe₂0₃、Na₂CrO₄，熔渣A溶于水后过滤得滤渣A为Fe₂0₃，滤液A为Na₂CrO₄溶液，Na₂CrO₄溶液经硫酸酸化，再浓缩结晶得晶体Na₂Cr₂O₇，与焦碳在高温下氧化还原反应生成CO、氧化铬和碳酸钠，所以气体B为CO，溶解再过滤可得滤渣B为Cr₂0₃，滤液B为Na₂CO₃溶液，生成的碳酸钠可循环利用，含铬废水常采用电解法处理，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，根据图可知，与B相连的铁板电极产生氢气，所以该电极为阴极，该电极附近溶液酸性减弱，则与A相连的铁板为阳极，在阳极上铁放电产生亚铁离子，亚铁离子再还原Cr₂O₇^2-离子，根据电子得失守恒可判断被还原的Cr₂O₇^2-的物质的量，据此答题；

解答 解：铬铁矿组成为Fe0•Cr₂0₃或FeCr₂O₄，在碳酸钠碱熔条件下与氧气发生氧化还原反应，亚铁离子被氧化成氧化铁，同时生成Na₂CrO₄和CO₂，所以气体A为CO₂，熔渣A为Fe₂0₃、Na₂CrO₄，熔渣A溶于水后过滤得滤渣A为Fe₂0₃，滤液A为Na₂CrO₄溶液，Na₂CrO₄溶液经硫酸酸化，再浓缩结晶得晶体Na₂Cr₂O₇，与焦碳在高温下氧化还原反应生成CO、氧化铬和碳酸钠，所以气体B为CO，溶解再过滤可得滤渣B为Cr₂0₃，滤液B为Na₂CO₃溶液，生成的碳酸钠可循环利用，含铬废水常采用电解法处理，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，根据图可知，与B相连的铁板电极产生氢气，所以该电极为阴极，该电极附近溶液酸性减弱，则与A相连的铁板为阳极，在阳极上铁放电产生亚铁离子，亚铁离子再还原Cr₂O₇^2-离子，根据电子得失守恒可判断被还原的Cr₂O₇^2-的物质的量，
（1）铬铁矿和焦炭在电炉中发生氧化还原反应，可以生成铬、铁和一氧化碳，反应的化学方程式为FeCr₂O₄+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+2Cr+4CO↑，
故答案为：FeCr₂O₄+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+2Cr+4CO↑；
（2）根据影响反应速率的因素可知，为加快铬铁矿的碱熔速率，可采取的措施有将铬铁矿粉碎、升高反应温度、加速、适当增大氧气浓度等，滤渣A为氧化铁，其俗称为铁红，根据上面的分析可知，铬铁矿氧化碱熔的化学方程式为4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+8CO₂+2Fe₂0₃，
故答案为：将铬铁矿粉碎、升高反应温度、加速、适当增大氧气浓度等；铁红；4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+8CO₂+2Fe₂0₃；
（3）根据上面的分析可知，晶体的主要成分的化学式为Na₂Cr₂O₇，
故答案为：Na₂Cr₂O₇；
（4）根据上面的分析可知，气体B为 CO，根据流程图可知，整个过程中可循环利用的一种物质是 Na₂CO₃，
故答案为：CO；Na₂CO₃；
（5）氧化铬通过热还原法获得铬，可以通过铝热反应得到，则此处适合用作还原剂的物质为金属铝，
故答案为：铝；
（6）a．根据图可知，与B相连的铁板电极产生氢气，所以该电极为阴极，该电极附近溶液酸性减弱，则与A相连的铁板为阳极，所以A为电源正极，故a正确；
b．在阳极上铁放电产生亚铁离子，亚铁离子再还原Cr₂O₇^2-离子，所以阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，故b正确；
c．阴极上氢离子放电产生氢气，所以阴极区附近溶液pH升高，故c错误；
d．当收集到H₂ 13.44L（标准状况）即0.6mol时，根据电子守恒可知，能产亚铁离子也是0.6mol，根据反应Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O可知，有0.1mol Cr₂O₇^2-被还原，故d正确；
故选abd．

点评 本题考查了物质制备流程和方案的分析判断，物质性质的应用，题干信息的分析理解，操作步骤的注意问题和基本操作方法是解题关键，题目难度中等．