Question

【题目】以铬矿石（主要成分为Cr2O3，还有Al2O3、SiO2等杂质）为原料制取红矾钠 (Na2Cr2O7·2H2O)的流程如图所示。

已知：I．Cr2O3在碱性条件下易被氧化；

II．高温条件下，Al2O3与Na2CO3发生的反应为:Al2O3 +Na2CO3=2NaAlO2 +CO2↑；

III．2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O K=1.0×1012

（1）“煅烧”时，Cr2O3参加反应的化学方程式为_____。若“煅烧”操作最适宜的温度是800～900℃，则在实验室中进行此项操作时，应选择_____坩埚（填字母）。

a．陶瓷 b．玻璃 c．石英 d．铁

（2）流程中可循环利用的物质除CO2外还有_____（填化学式）。

（3）“过滤II”所得沉淀主要有______（填化学式）。

（4）由Na2Cr2O7溶液制备红矾钠的具体实验操作有_____，经洗涤、干燥得到红矾钠样品。

（5）“电解”时，利用以下装置将Na2CrO4溶液转化为Na2Cr2O7溶液，当a、b均为石墨电极时，a电极的电极反应式为____。若初始加入电解池中的c (Na2CrO4)=1.0mol·L-l，随着“电解”的进行，当溶液pH=6时，Na2CrO4的转化率为______（忽略电解过程中溶液体积变化）。

Answer 1

【答案】2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2 d Na2CO3 H2SiO3、AI(OH)3 加热浓缩、冷却结晶、过滤 2H2O+2e-=2OH-+H2(或2H++2e-=H2) 50%

【解析】

将铬矿石（主要成分为Cr2O3，还有Al2O3、SiO2等杂质）和纯碱、空气煅烧，发生反应得到NaAlO2、Na2CrO4、Na2SiO3、Na2CO3，然后水浸、过滤得到浸出液，浸出液中溶质是NaAlO2、Na2CrO4、Na2SiO3、Na2CO3 ，在浸出液中利用焙烧产生的二氧化碳调整溶液pH ，依据流程可知，溶液中偏铝酸钠、Na2SiO3生成硅酸沉淀和氢氧化铝沉淀，然后过滤得到滤液和沉淀，沉淀是H2SiO3、AI(OH)3，滤液中含有Na2CrO4和Na2CO3 ，加入酸继续调节溶液的pH ，根据信息②知，溶质变为Na2Cr2O7，将混合溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到Na2Cr2O7晶体。

（1）根据流程和上述分析，“煅烧’’时，Cr2O3与加入的纯碱、空气高温下反应生成Na2CrO4和二氧化碳，化学反应方程式为：2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2；陶瓷、玻璃、石英当中都含有二氧化硅，煅烧时加入的纯碱会与二氧化硅反应，损坏实验装置，因此因该在铁坩埚中进行煅烧操作。

答案为：2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2 ；d

（2）流程图中。“过滤II”后得到溶液中含有Na2CO3，将混合溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到Na2Cr2O7晶体后得到的滤液中含有大量Na2CO3可用于煅烧操作。

答案为：Na2CO3；

（3）浸出液中利用焙烧产生的二氧化碳调整溶液pH ，二氧化碳溶于水溶液显酸性，滤液中的偏铝酸钠、Na2SiO3转化为硅酸沉淀和氢氧化铝沉淀。

答案为：H2SiO3、AI(OH)3；

（4）由Na2Cr2O7溶液制备红矾钠固体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤。

答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；

（5）根据电解池中a电极端，加入稀氢氧化钠，相当于电解水，流出浓氢氧化钠，说明a电极周围产生大量氢氧根离子，因此可得a电极上水中氢离子得到电子转变为氢气和氢氧根，因此电极a为阴极，电极式为2H2O+2e-=2OH-+H2(或2H++2e-=H2)；b电极为阳极，溶液中阴离子放电，根据放电顺序氢氧根大于含氧酸根（CrO42-），因此b电极为水中的氢氧根离子失去电子转变为氧气和氢离子，在氢离子存在的情况下，根据已知信息2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O K=1.0×1012可得，，溶液的pH=6，即=1.0×10-6mol/L，K====1.0×1012，=0.5mol/L，因此当溶液pH=6时，溶液中剩余的CrO42-为0.5mol，消耗的CrO42-为0.5mol，Na2CrO4的转化率==50%；

答案为：2H2O+2e-=2OH-+H2(或2H++2e-=H2)；50%；