問題詳情:
鉻元素的+6價化合物毒*較大,不能隨意排放。某化工廠以鉻渣(含有Na2SO4及少量Cr2O72-、Fe3+)為原料提取硫**,同時製備金屬鉻的工藝流程如下:
已知:Fe3+完全沉澱[c(Fe3+)≤1.0×10-5mol·L-1時pH為3.6。
回答下列問題:
(1)濾渣A的主要成分為___________。
(2)根據右圖信息,*作B包含蒸發結晶和___________。
(3)*化後的Cr2O72-可被SO32-還原,該反應中若有0.5mol Cr2O72-被還原為Cr3+,則消耗SO32-的物質的量為___________mol。
(4)將重鉻**與濃硫*加熱熔融反應、再分離除去硫***可以製得工業用粗化液的主要成分CrO3(鉻酐),寫出該反應的化學方程式______________________。
(5)通過兩步反應可以實現Cr(OH)3轉化為Cr,若第一步反應為2Cr(OH)3Cr2O3+3H2O;第二步反應利用了鋁熱反應原理,則該反應方程式為___________。
(6)利用如圖裝置,探究鉻和鐵的活潑*強弱。能*鐵比鉻活潑的實驗現象是______________________。工業上,在鋼器具表面鍍鉻以增強器具的抗腐蝕*能,用硫*鉻[Cr2(SO4)3]溶液作電解液,*極的電極反應式為______________________。
【回答】
Fe(OH)3 趁熱過濾 1.5mol Na2Cr2O7+2H2SO4(濃) 2NaHSO4+2CrO3+H2O Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr Cr電極上產生氣泡,溶液顏*變為淺綠* Cr3++3e-=Cr
【分析】
(1)加入NaOH至溶液的pH=3.6時Fe3+形成Fe(OH)3沉澱進入濾渣A中;
(2)根據物質的溶解度與温度變化關係採用高温過濾分離Na2SO4、Na2Cr2O7;
(3)根據在溶液中 Cr2O72-、SO32-發生氧化還原反應,電子得失數目相等計算;
(4)重鉻**與濃硫*在加熱時反應產生硫***、CrO3和水,根據原子守恆配平方程式;
(5)Cr2O3與Al在高温下發生置換反應,產生Cr與Al2O3,根據電子守恆、原子守恆配平方程式;
(6)利用原電池反應原理,比較金屬的活潑*,活動*強的為負極,失去電子,發生氧化反應;活動*弱的為正極,正極上發生還原反應;在電鍍時,鍍件鋼器具作*極,發生還原反應。
【詳解】
(1)鉻渣中含有Na2SO4及少量Cr2O72-、Fe3+,先水浸,然後向其中加入稀的NaOH溶液,調整pH=3.6,這時Fe3+完全轉化為Fe(OH)3沉澱進入濾渣A中,故濾渣A主要成分是Fe(OH)3;
(2)將濾渣A過濾除去後溶液中含有Na2SO4、Na2Cr2O7,將溶液蒸發濃縮,根據物質的溶解度曲線可知:Na2Cr2O7的溶解度隨温度的升高而增大,Na2SO4·10H2O的溶解度先是隨温度的升高而增大,當温度接近50℃時,Na2SO4的溶解度隨温度的升高而減小,趁熱過濾,就可以使Na2SO4過濾除去,得到的母液中主要含有Na2Cr2O7;因此*作是蒸發濃縮、趁熱過濾;
(3)*化後的Cr2O72-可被SO32-還原,根據電子得失數目相等可知,若該反應中有0.5mol Cr2O72-被還原為Cr3+,轉移電子的物質的量為n(e-)=0.5mol×2×(6-3)=3mol,由於SO32-被氧化為SO42-,每1mol SO32-失去2mol電子,所以消耗SO32-的物質的量n(SO32-)=3mol÷2=1.5mol;
(4)重鉻**與濃硫*在加熱時反應產生硫***、CrO3和水,根據反應前後各種元素的原子守恆,可得反應方程式:Na2Cr2O7+2H2SO4(濃)2NaHSO4+2CrO3+H2O;
(5)Cr2O3與Al在高温下發生置換反應,產生Cr與Al2O3,根據電子守恆、原子守恆配平方程式為:Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr;
(6)若要利用原電池反應原理,*鐵比鉻活潑,可以將二者連接起來,放入稀H2SO4中,在Fe電極上發生反應:Fe-2e-=Fe2+,進入溶液,使溶液變為淺綠*;電子經過導線轉移至金屬Cr上,溶液中的H+在Cr上獲得電子,發生還原反應:2H++2e-=H2↑,在Cr電極上有許多氣泡產生。因此看到實驗現象是:溶液顏*變為淺綠*,同時在Cr電極上有許多氣泡產生;在鋼器具表面鍍鉻,要使鋼器具與外接電源的負極連接,作*極,發生還原反應:Cr3++3e-=Cr,使鋼鐵表面覆蓋一層金屬鉻,抗腐蝕能力大大增強。
知識點:電鍍
題型:綜合題