Question

【題目】鉻鞣劑[Cr(OH)SO4]可用于提高皮革的耐曲折強度。一種以鉻渣(含Cr2O3及少量Fe2O3、CaO、Al2O3、SiO2等雜質)為原料制備Cr(OH)SO4的工藝流程如圖：

回答下列問題：

(1)“焙燒”時發生的主要的化學方程式為__。

(2)“水浸”過程中，物料的粒度(顆粒大小)對鉻殘余量的影響如圖所示，則最佳反應條件為__。

(3)“濾渣2”主要成分為Al(OH)3和__(填化學式)，“過濾2”后，將溶液pH調至a(a小于6.5)，發生的離子反應為__，若1L所得溶液中含鉻元素的質量為28.6g，有轉化為。酸化后所得溶液中c()=__。

(4)根據有關國家標準，含的廢水要經化學處理，使其濃度降至5.0×107mol·L1以下才能排放。含的廢水處理通常可用沉淀法：加入可溶性鋇鹽生成BaCrO4沉淀［Ksp(BaCrO4)=1.2×1010］，再加入可溶性硫酸鹽處理多余的Ba2+。加入可溶性鋇鹽后的廢水中Ba2+的濃度應不小于__mol·L1，后續廢水處理方能達到國家排放標準。

(5)已知CH3OH在酸性條件下可被氧化生成CO2，寫出Na2Cr2O7與CH3OH反應生成Cr(OH)SO4的化學方程式__。

(6)某廠用m1kg的鉻渣(含Cr2O340%)制備Cr(OH)SO4，最終得到產品m2kg，則產率為__。

Answer 1

【答案】2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2 物質的粒度為60目 H2SiO3 2+2H++H2O 0.25mol·L1 2.4×104 Na2Cr2O7+CH3OH+3H2SO4=2Cr(OH)SO4+CO2↑+Na2SO4+4H2O

【解析】

由流程可知，鉻渣加入純堿、空氣和輔料氧化煅燒，Cr2O3轉化為Na2CrO4，存在的副反應：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑，且水浸之后濾渣1中還原氧化鐵和氫氧化鈣，加入稀硫酸調節pH，除去溶液中的AlO2-、SiO32-，則濾渣2為氫氧化鋁、硅酸；濾液中存在2+2H++H2O，經調節pH=a、蒸發結晶后可生成重鉻酸鈉，然后加入甲醇、硫酸將重鉻酸鈉還原為Cr(OH)SO4，據此分析解答。

(1)“焙燒”時Cr2O3轉化為Na2CrO4，反應化學方程式是2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO2，故答案為：2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO2；

(2)由圖可知，“水浸”過程中，物料的粒度(顆粒大小)為60目時鉻殘余量最小，則最佳的反應條件為60目，故答案為：物質的粒度為60目；

(3)“濾渣2”的主要成分為Al(OH)3和H2SiO3，“過濾2”后，將溶液pH調至a，a小于6.5，目的是使轉化為+H2O，酸化時發生的反應為：2+2H++H2O，若1L酸化后所得溶液中含鉻元素的質量為28.6g，有轉化為，說明鉻元素有轉化為，根據鉻元素守恒，存在關系式：2Cr～2～，n()剩余=×=0.05mol，則n()=0.25mol，因此酸化后所得溶液中c()==0.25molL-1，故答案為：H2SiO3；2+2H++H2O；0.25molL-1；

(4)根據沉淀溶解平衡BaCrO4+Ba2+，有Ksp(BaCrO4)=c()×c(Ba2+) =1.2×10-10=5.0×10-7×c(Ba2+)，解得：c(Ba2+)=2.4×10-4mol/L，故答案為：2.4×10-4；

(5)CH3OH被氧化生成CO2，根據流程圖，Na2Cr2O7被還原為Cr(OH)SO4，反應的化學方程式為Na2Cr2O7+3H2SO4+CH3OH=2Cr(OH)SO4+Na2SO4+CO2↑+4H2O，故答案為：Na2Cr2O7+3H2SO4+CH3OH=2Cr(OH)SO4+Na2SO4+CO2↑+4H2O；

(6)用m1kg的鉻渣(含Cr2O340%)制備Cr(OH)SO4，最終得到產品m2kg，由Cr原子守恒可知理論上生成產品的質量為×165g/mol×2kg=kg，則產率為×100%=×100%，故答案為：×100%。