Question

【题目】金属铬是硬度最高的金属，常用于制造不锈钢和仪器仪表的金属表面镀铬，可用铬铁矿(主要成分为FeCr2O4，含有SiO2、Al2O3等杂质)冶炼金属铬。回答下列问题：

I.焦炭冶炼法。反应的化学方程式为FeCr2O4+4CFe+2Cr+4CO ,该方法的优点是过程简单，主要缺点是___。

Ⅱ．铝热冶炼法。冶炼流程如下：

已知：4FeCr2O4+8Na2CO3 +7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2

(1)步骤①所得浸出液中的阴离子除CrO42－、CO32－、OH－外，还有____(忽略水解，填化学式)。

(2)步骤③需将pH调____(填“大”或“小”)。

(3)步骤④反应的离子方程式为____。若加H2SO4前c(CrO42-) =0. 020 mol/L，将溶液pH调至3时CrO42-浓度降为1.0×10-5 mol/L(加入H2SO4引起的体积变化可忽略)，则该反应的平衡常数为____

(4)相关物质的溶解度曲线如图。步骤⑤需先得到较纯的 Na2Cr2O7·2H2O晶体，其操作方法是____。

(5)步骤⑥除生成Cr2O3外，还生成了Na2CO3和CO，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ___。可改用Na2 CrO4和Na2S反应得到Cr(OH)3，再热分 解得到Cr2O3。请配平下列化学方程式：___Na2CrO4+___Na2S+___H2O =___Cr(OH)3+___Na2 S2O3+___NaOH___

Answer 1

【答案】产生有毒气体CO，金属Cr纯度不高，耗能高 SiO32－、AlO2－ 大 2CrO42－＋2H＋Cr2O72－＋H2O 1.0×1014 将混合溶液蒸发浓缩、趁热过滤 1：2 8 6 23 8 3 22

【解析】

I.根据反应方程式，产物中产生有毒气体CO，Fe与Cr通常为合金，纯度不高，反应条件是高温，耗能高；

II.（1）根据原料，在焙烧时除发生已知反应外，还发生SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑，水浸出液中含有CrO42－、CO32－、OH－、SiO32－、AlO2－五种阴离子；

（2）步骤②中，加入H2SO4的目的是除去SiO32－，发生反应2H＋＋SiO32－=H2SiO3↓，步骤③调pH的目的是除去Al3＋，要除去Al3＋需调大pH，使Al3＋转化成Al(OH)3沉淀而除去；

（3）除去Al3＋后，溶液pH较大，此时Cr元素在溶液中的主要形式是CrO42－，再加硫酸的目的是将CrO42－转化成Cr2O72－，反应为2CrO42－＋2H＋Cr2O72－＋H2O，原溶液中c(CrO42－)=0.020mol·L－1，转化后c(CrO42－)=1.0×10－5mol·L－1，c(Cr2O72－)=0.01mol·L－1，pH=3，即c(H＋)=1.0×10－3mol·L－1，平衡常数K=c(Cr2O72－)/[c2(CrO42－)×c2(H＋)]，代入数值得到K=1.0×1014；

（4）由溶解度曲线可知，Na2Cr2O7的溶解度随温度变化不大，且比Na2SO4的溶解度大，因此可采用蒸发浓缩、趁热过滤除去Na2SO4；

（5）步骤⑥中发生反应是2C＋Na2Cr2O7=Na2CO3＋CO↑＋Cr2O3，C作还原剂，Na2Cr2O7作氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2；利用化合价升降法可配平8Na2CrO4＋6Na2S＋23H2O=8Cr(OH)3＋3Na2S2O3＋22NaOH。