Question

【题目】以铬铁矿(主要成份为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、MgO等杂质)为主要原料生产二水合重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)，其主要工艺流程如下图所示。

回答下列问题:

（1）二水合重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)中Cr的化合价为________________。

（2）已知：步骤①中涉及的主要反应是FeO·Cr2O3+Na2CO3+O2Na2CrO4+Fe2O3+CO3(未配平)，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量比为_____________。

（3）滤渣1的主要成分为MgO和_____(填化学式)；滤渣2的成分是______(填物质名称)。

（4）步骤④，向滤液中加入稀硫酸，溶液由黄色变为橙色，得到Na2Cr2O7和Na2SO4的混合溶液，发生反应的离子方程式为_______________。

（5）经步骤④酸化后的溶液中获得Na2Cr2O7·2H2O晶体的操作依次是蒸发浓缩、____、过滤、洗涤、干燥。

（6）该工艺的酸性废液中含有Cr2O72-，可向废液中加入绿矾(FeSO4·7H2O)还原处理。若处理20m3的Cr2O72-酸性废液，需要绿矾166.8g，则原废液中Cr2O72-的物质的量浓度为_____mol/L。

Answer 1

【答案】 +6 7 ：4 Fe2O3 Al(OH)3 2H++2CrO42-2H2O + Cr2O72- 冷却结晶 5×10-6

【解析】（1）根据化合物中正负化合价之和为0，可得Cr的化合价为+6价。

（2）FeO·Cr2O3+Na2CO3+O2→Na2CrO4+Fe2O3+CO2，其中O2作氧化剂，每1molO2转移4mol电子，FeO·Cr2O3中Fe元素由+2价升高到+3价，Cr元素由+3价升高到+6价，则FeO·Cr2O3作还原剂，每1molFeO·Cr2O3转移7mol电子，所以该反应中氧化剂和还原剂的物质的量比为7：4。

（3）流程分析：流程目的为生产Na2Cr2O7·2H2O，所以要先除去原料中的Mg、Al、Fe。第①步氧化煅烧，FeO·Cr2O3+Na2CO3+O2→Na2CrO4+Fe2O3+CO2，Al2O3+Na2CO3→NaAlO2+CO2，MgO不反应，煅烧后所得固体主要为Na2CrO4、Fe2O3、MgO和NaAlO2。第②步，水浸后，不溶于水的MgO、Fe2O3进入滤渣1，Na2CrO4和NaAlO2进入滤液。第③步，调节pH将AlO2-转化为Al(OH)3除去，得到Na2CrO4溶液。第④步，加入稀硫酸酸化，将CrO42-转化为Cr2O72-。根据上述分析，滤渣1的主要成分为MgO和Fe2O3；滤渣2的成分是Al(OH)3。

（4）步骤③所得滤液主要成分为Na2CrO4，加入稀硫酸，反应生成Na2Cr2O7和Na2SO4，溶液由黄色变化橙色，即CrO42-转化为Cr2O72-。该反应是非氧化还原反应，只需要根据电荷守恒和原子守恒即可写出此反应的离子方程式：2H++2CrO42-2H2O+Cr2O72- 。

（5）从Na2Cr2O7溶液中获得Na2Cr2O7·2H2O晶体，为防止失去结晶水，应采取冷却结晶的方式，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。故答案为冷却结晶。

（6）Cr2O72-具有强氧化性，作氧化剂，化合价降低生成Cr3+，每反应1molCr2O72-，得到6mol电子；FeSO4·7H2O具有还原性，作还原剂，化合价升高生成Fe3+，每反应1mol FeSO4·7H2O转移1mol电子，则有n(Cr2O72-)=n(FeSO4·7H2O)×。n(FeSO4·7H2O)= =0.6mol，所以n(Cr2O72-)=0.1mol。c(Cr2O72-)=0.1mol÷(20×103L)=5×10-6mol/L.