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17.以铬铁矿为原料制备铬酸钾(K2Cr2O7)的工艺流程如图所示.铬铁矿的主要成分可表示为FeO-Cr2O3和杂质SiO2

已知:①NaFeO2遇水强烈水解
②2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O
回答下列问题:
(1)K2CrO4中Cr元素的化合价是+6.
(2)完成并配平煅烧铬铁矿生成Na2CrO4和NaFeO2的化学反应方程式  FeO-Cr2O3+O2+NaOH$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$  Na2CrO4+NaFeO2+10H2O;该反应的氧化产物是Na2CrO4、NaFeO2
(3)生成滤渣1中红褐色物质的化学反应方程式是NaFeO2+2H2O=NaOH+Fe(OH)3↓.滤渣2的成分(填化学式).
(4)滤液2存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O.若改变条件使上述平衡向正方向移动,则下列说法正确的是B、C.
A.达到新平衡后,溶液PH一定增大
B.再达到新平衡前,正反应速率一定大于逆反应速率
C.该反应平衡常数可以不改变
D.达新平衡后,CrO42-的消耗速率等于Cr2O72-的消耗速率
(5)含铬废水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42--,它们会对人体及生态系统产生很大的危害,必须进行处理.还原沉淀法是常用的一种方法:
CrO42-→$→_{①转化}^{H+}$Cr2O72-→$→_{②还原}^{Fe_{2}+}$Cr3+→$→_{③沉淀}^{OH}$Cr(OH)3
①上述流程中还原过程的离子反应方程式为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O.
②最终生成的Cr(OH)3在溶液中存在沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)?Cr3+(aq)+3OH-(aq)常温下,Cr(OH)3的Ksp=1×10-32,当c(Cr3+)降至1×10-3•mol•L-1,溶液的pH应调至4时没有 (填“有”或“没有”)沉淀生成.

分析 铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr2O3,还含有SiO2杂质,将铬铁矿和氢氧化钠、氧气混合焙烧,发生反应①4FeO•Cr2O3+7O2+20NaOH $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na2CrO4+4NaFeO2+10H2O,②2NaOH+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na2SiO3+H2O;
然后水浸、过滤得到滤渣1和滤液1,根据信息①知,滤液1中溶质是Na2CrO4、Na2SiO3、NaOH,滤渣1为Fe(OH)3,再调节溶液的pH,使硅酸盐完全沉淀,根据信息②知,溶质变为Na2Cr2O7,然后加入KCl固体,因为Na2Cr2O7的溶解度大于K2Cr2O7,所以得到K2Cr2O7晶体,采用过滤方法得到K2Cr2O7晶体,据此分析解答.

解答 解:(1)根据化合价规则:化合物中各个元素的化合价代数和是0,K是+1价,O是-2价,所以K2Cr2O7中Cr元素的化合价是+6;
故答案为:+6;
(2)煅烧铬铁矿生成Na2CrO4和NaFeO2的化学反应方程式为4FeO•Cr2O3+7O2+20NaOH $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na2CrO4+4NaFeO2+10H2O,该反应中Cr元素和O元素化合价升高被氧化,生成的氧化产物为:Na2CrO4、NaFeO2
故答案为:10H2O;Na2CrO4、NaFeO2
(3)水浸发生NaFeO2的水解:NaFeO2+2H2O=NaOH+Fe(OH)3↓,操作Ⅰ是过滤,得到滤渣1为Fe(OH)3;滤液1中溶质是Na2CrO4、Na2SiO3、NaOH,调节溶液的pH,使硅酸盐完全沉淀硅酸,则滤渣2 为H2SiO3
故答案为:NaFeO2+2H2O=NaOH+Fe(OH)3↓;H2SiO3
(4)滤液2存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O,平衡向正方向移动,
A.加酸,平衡向正方向移动,达到新平衡后,溶液PH减小,错误,
B.平衡向正方向移动,再达到新平衡前,正反应速率一定大于逆反应速率,正确,
C.温度不变,该反应平衡常数可以不改变,正确,
D.达新平衡后,CrO42-的消耗速率是Cr2O72-的消耗速率的2倍,错误;
故答案为:B、C;
(5)①还原过程为Cr2O72-被Fe2+还原为Cr3+的反应,离子方程为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;
故答案为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;
②常温下,当c(Cr3+)降至1×10-3•mol•L-1,溶液的pH应调至4时,c(OH-)=10-10mol/L,Qc=c(Cr3+)•c(OH-3=1×10-33<Ksp=1×10-32,故无沉淀生成;
故答案为:没有.

点评 本题考查了物质的制备,涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、溶度积的计算等,理解工艺流程原理是解题的关键,是对学生综合能力的考查,需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力,题目难度中等.

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