Question

16．某化学兴趣小组设计如下流程，从酸性工业废液（含H⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Cr³⁺、SO${\;}_{4}^{2-}$）中提取铬．

有关数据如表：

化合物	Mg（OH）2	Al（OH）3	Cr（OH）3
完全沉淀的Ph	10.5	4.3	5.3
开始溶解的pH	--	7.8	9.2
Ksp近似值	10-12	10-14	10-31

回答下列问题：
（1）步骤①所得滤液可用于制取MgSO₄•7H₂O，酸性工业废液中加入适量氧化铝的作用是调节溶液的pH．
（2）若酸性废液中c（Mg²⁺）=0．lmol．L^-l，为达到步骤①的实验目的，则废液的pH应保持在（5.3，7.8）范围（保留小数点后l位）．
（3）步骤②中生成NaCrO₂的离子方程式为Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O．
（4）步骤④中反应的离子方程式为7H₂O+4CrO₄^2-+6S=4Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+2OH^-．
（5）步骤⑤在空气中充分灼烧的目的是使Cr（OH）₃完全转化为Cr₂O₃，可选用的装置是D（填序号）．

（6）用如图所示装置制取铬酸钠（Na₂CrO₄），回答相关问题．

①a是电源的负极，阳极的电极反应式为Cr-6e^-+8OH^-=CrO₄^2-+4H₂O．
②若电解一段时间后阴极收集到标准状况下的气体3.36L，则理论上可制得8.1g铬酸钠（忽略反应2CrO₄^2-（aq）+2H⁺（aq）?Cr₂O₇^2-（aq）+H₂O（1）的影响）

Answer 1

分析 从酸性工业废液（含H⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Cr³⁺、SO${\;}_{4}^{2-}$）中加入Al₂O₃，调节溶液的pH值，得到滤渣A为氢氧化铝和氢氧化铬，滤液中主要是硫酸镁溶液，滤渣A中加入过量的氢氧化钠得CrO₂^-、AlO₂^-溶液，加入氧气将CrO₂^-氧化为CrO₄^2-，再加入硫磺，过滤得氢氧化铬沉淀和S₂O₃^2-、AlO₂^-溶液，在S₂O₃^2-、AlO₂^-溶液中通入二氧化碳，过滤得滤渣B为Al（OH）₃，氢氧化铝受热分解得Al₂O₃，电解Al₂O₃得铝，氢氧化铬沉淀在空气中充分加热得Cr₂O₃，Cr₂O₃和Al发生铝热反应得铬，根据装置图可知，用铬制取铬酸钠（Na₂CrO₄），铬作阳极，铬发生氧化反应，在碱性溶液中生成CrO₄^2-，电解池中阴、阳极流过的电量相等，据此答题．

解答 解：从酸性工业废液（含H⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Cr³⁺、SO${\;}_{4}^{2-}$）中加入Al₂O₃，调节溶液的pH值，得到滤渣A为氢氧化铝和氢氧化铬，滤液中主要是硫酸镁溶液，滤渣A中加入过量的氢氧化钠得CrO₂^-、AlO₂^-溶液，加入氧气将CrO₂^-氧化为CrO₄^2-，再加入硫磺，过滤得氢氧化铬沉淀和S₂O₃^2-、AlO₂^-溶液，在S₂O₃^2-、AlO₂^-溶液中通入二氧化碳，过滤得滤渣B为Al（OH）₃，氢氧化铝受热分解得Al₂O₃，电解Al₂O₃得铝，氢氧化铬沉淀在空气中充分加热得Cr₂O₃，Cr₂O₃和Al发生铝热反应得铬，根据装置图可知，用铬制取铬酸钠（Na₂CrO₄），铬作阳极，铬发生氧化反应，在碱性溶液中生成CrO₄^2-，电解池中阴、阳极流过的电量相等，
（1）根据上面的分析可知，酸性工业废液中加入适量氧化铝的作用是调节溶液的pH，得到氢氧化铝和氢氧化铬，
故答案为：调节溶液的pH；
（2）步骤①的实验目的是得到氢氧化铝和氢氧化铬，根据表中的数据可知，废液的pH应保持在（5.3，7.8）范围，
故答案为：（5.3，7.8）；
（3）步骤②中生成NaCrO₂的离子方程式为Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，
故答案为：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
（4）步骤④中硫与CrO₄^2-发生氧化还原反应，生成硫代硫酸根离子和氢氧化铬，反应的离子方程式为7H₂O+4CrO₄^2-+6S=4Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+2OH^-，
故答案为：7H₂O+4CrO₄^2-+6S=4Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+2OH^-；
（5）根据上面的分析可知，步骤⑤在空气中充分灼烧的目的是使Cr（OH）₃完全转化为Cr₂O₃，固体加热可在坩埚中加热，故可选用的装置是D，
故答案为：使Cr（OH）₃完全转化为Cr₂O₃；D；
（6）①根据装置图可知，用铬制取铬酸钠（Na₂CrO₄），铬作阳极，铬发生氧化反应，在碱性溶液中生成CrO₄^2-，所以a是电源的负极，阳极的电极反应式为Cr-6e^-+8 OH^-=CrO₄^2-+4H₂O，
故答案为：负；Cr-6e^-+8 OH^-=CrO₄^2-+4H₂O；
②阴极的电极反应式为2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，根据电极反应式可知，若电解一段时间后阴极收集到标准状况下的气体3.36L即0.15mol，则转移电子的物质的量为0.3mol，再根据电极反应式Cr-6e^-+8 OH^-=CrO₄^2-+4H₂O 可知，理论上可制得铬酸钠的物质的量为0.05mol，所以铬酸钠的质量为0.05mol×162g/mol=8.1g，
故答案为：8.1．

点评 本题属于工艺流程制备题目，考查制备原理、实验方案评价、物质分离提纯、获取信息的能力，是对基础知识的综合考查，难度中等．