Question

铬酸铅俗称铬黄，不溶于水。广泛用于涂料、油墨、漆布、塑料和文教用品等工业。实验室模拟工业上用铬污泥（含有Cr₂O₃、Fe₂O₃、A1₂O₃、SiO₂等）制备铬黄的工艺流程如下：

（1）将铬污泥粉碎的目的是                     ，操作a的名称为          ；
（2）废渣的主要成分是A1(OH)₃和Fe(OH)₃。已知25℃时，A1(OH)₃的K_sp=1.3×10^－33，则该温度下反应Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺的平衡常数为          （保留两位有效数字）；
（3）写出加入30%H₂O₂过程中发生的离子反应方程式：                     ；
（4）实验室洗涤铬黄沉淀的方法：                                           ；
（5）写出浓盐酸与A1₂O₃反应的离子方程式：                                。

Answer 1

（14分）（1）增大接触面积，提高浸取率（2分）  过滤（2分）
（2）7.7×10^－10（2分）
（3）2CrO₂^－+3H₂O₂+2OH^－=2CrO₄^2－+4H₂O（3分）
（4）加蒸馏水浸没铬黄沉淀，等蒸馏水流尽后，再重复操作1～2次（3分）
（5）Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O（2分）

试题分析：（1）铬污泥含有固体反应物，固体粉碎的目的是增大固体反应物的表面积，增大化学反应速率，提高铬等元素的浸取率；氧化铬、氧化铁是碱性氧化物，易溶于过量的浓盐酸，得到含有CrCl₃、FeCl₃的溶液，氧化铝是两性氧化物，溶于过量的浓盐酸，得到含有AlCl₃的溶液，二氧化硅是酸性氧化物，不溶于盐酸，则操作a为过滤，目的是除去SiO₂；（2）溶液a中加入适量Na₂CO₃调pH8.5～9.5时，碳酸根离子与氢离子容易反应生成二氧化碳和水，碳酸根离子与铁离子容易发生双水解反应，生成氢氧化铁沉淀和二氧化碳，碳酸根离子与铝离子容易发生双水解反应，生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳，再次过滤所得废渣的主要成分是A1(OH)₃和Fe(OH)₃，碳酸根离子水解促进铬离子水解，但是铬离子的水解没有进行到底，导致滤液中主要成分是NaCrO₂、NaCl等的溶液；由于25℃时H₂OH⁺+OH^－，则K_w=1.0×10^－14；由于Al(OH)₃(s) Al³⁺+3OH^－，则K_sp[Al(OH)₃]=c(Al³⁺)?c³(OH^－)=1.3×10^－33；由于Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺，则K====≈7.7×10^－10；
（3）pH=8.5～9.5时，溶液呈碱性，CrO₂^－变为CrO₄^2－是氧化反应，铬元素的化合价由+3价升为+6价，由此推断H₂O₂是该反应的氧化剂，氧元素由—1价降为—2价，则还原产物是水，根据电子、电荷、原子个数守恒原理配平，该过程的离子方程式为2CrO₂^－+3H₂O₂+2OH^－=2CrO₄^2－+4H₂O；（4）洗涤沉淀时，一般是向沉淀中加蒸馏水至浸没铬黄沉淀，等蒸馏水流尽后，再重复操作1～2次；（5）氧化铝是两性氧化物，盐酸是强酸溶液，二者反应生成氯化铝和水，氯化铝是易溶易电离的盐，则该反应为Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O。