Question

【題目】重鉻酸鹽廣泛用作氧化劑、皮革制作等。以鉻礦石（主要成分是Cr2O3，含FeO、Al2O3、 SiO2等雜質)為原料制取重鉻酸鈉的流程如下：

請回答下列問題：

(1) 固體殘渣主要是含________元素的氧化物。

(2)寫出Cr2O3與純堿在高溫焙燒時反應的化學方程式_______________________。

(3)高溫焙燒后粉碎的目的是_____________________________，調節pH時形成的沉淀的成分是_______________________________________________。

(4)寫出硫酸酸化使Na2CrO4轉化為Na2Cr2O7的離子方程式 ______________________。

(5)某工廠采用石墨電極電解Na2CrO4溶液，實 現了 Na2CrO4到Na2Cr2O7的轉化，其原理如圖所示。寫出陽極的電極反應式____________________。

(6)Na2Cr2O7可用于測定廢水的化學耗氧量（即COD，指每升水樣中還原性物質被氧化 所需要O2的質量）。現有某水樣100．00 mL，酸化后加入C1 mol/L的Na2Cr2O7溶液 V1 mL，使水中的還原性物質完全被氧化（Cr2O72－還原為Cr3+）；再用C2mol/L的FeSO4溶液滴定剩余的Cr2O72－，結果消耗FeSO4溶液V2 mL。

①該水樣的COD為________________mg/L；

②假設上述反應后所得溶液中Fe3+和Cr3+的物質的量濃度均為0．1 mol/L，要使Fe3 +沉 淀完全而Cr3+還未開始沉淀．則需調節溶液pH的范圍是______________。(可能用到的數據：KSPFe(OH)3=4．0×10-38, KSPCr(OH)3=6．0×10-31，，，，)

Answer 1

【答案】鐵2Cr2O3+ 4Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2增大接觸面積，提高水浸效率H2SiO3、Al（OH）32CrO42-+ 2H+= Cr2O72-+ H2O4OH--4e-=O2↑ + 2H2O480C1V1-80C2V23．2～4．3之間

【解析】

(1) 鉻礦石（主要成分是Cr2O3，含FeO、Al2O3、 SiO2等雜質)，在經過氧氣、純堿高溫焙燒后，冷卻、水浸后過濾，得到Na2CrO4、Na2SiO3和NaAlO2溶液，固體殘渣中一定含有鐵元素的氧化物；正確答案：鐵。

(2)根據流程可知：Cr2O3與純堿在高溫焙燒時反應生成Na2CrO4和CO2，化學方程式：2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2；正確答案：2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2。

(3)高溫焙燒后粉碎的目的是增大接觸面積，提高水浸效率；根據流程可知：含有Na2CrO4、Na2SiO3 和 NaAlO2溶液，調節pH時，最后主要剩余Na2CrO4溶液，說明 SiO32-、AlO2-都轉化為沉淀而濾出，所以形成的沉淀的成分是H2SiO3、Al（OH）3；正確答案：增大接觸面積，提高水浸效率； H2SiO3、Al（OH）3 。

(4) 硫酸酸化使Na2CrO4轉化為Na2Cr2O7過程，鉻元素價態沒有發生改變，屬于非氧化還原反應，離子方程式2CrO42-+ 2H+= Cr2O72-+ H2O；正確答案：2CrO42-+ 2H+= Cr2O72-+ H2O。

(5) 陽極區是Na2CrO4溶液，是堿性環境，Na2Cr2O7存在于酸性環境，Na2CrO4轉化為Na2Cr2O7，鉻元素的化合價并沒有發生變化，只需通過電解提高陽極區溶液的酸性即可使二者間發生轉化，故陽極氫氧根離子放電，電極反應式為：4OH--4e-=O2↑+ 2H2O；正確答案：4OH--4e-=O2↑+ 2H2O。

(6)①根據提給信息可知，廢液中還原劑轉移的電子的量為6×c1V1×10-3-c2×V2×10-3mol，廢液中還原劑被氧氣氧化，O2被還原為O2-，設氧氣的量為xmol，根據電子守恒可知：4x=(6×c1V1×10-3- c2×V2×10-3)，x=(6×c1V1×10-3- c2×V2×10-3)/4mol,水樣為100．00 mL,COD為(6×c1V1×10-3- c2×V2×10-3)/4mol, 水樣為1000．00 mL, COD為[(6×c1V1×10-3- c2×V2×10-3)/4]×32×10=0.480C1V1-0.080C2V2g/L= 480C1V1-80C2V2 mg/L；正確答案：480C1V1-80C2V2 。

②若Fe3+完全沉淀（c(Fe3+)≤10-5），溶液中的pH=-c(H+)= =-10-3+3+0.2=3.2；同理可得，Cr3+開始沉淀時，c(OH-)=×10-10mol/L，pH=- =-10-4+=4+0.3=4.3，故使Fe3+沉淀完全而 Cr3+還未開始沉淀.則需調節溶液pH的范圍是3．2～4．3之間；正確答案：3．2～4．3。