Question

电镀污泥中含有Cr（OH）₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物质，工业上通过“中温焙烧-钠氧化法”回收Na₂Cr₂O₇等物质．

已知：水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂[也可表示为NaAl（OH）₄]、Na₂ZnO₂等物质．
（1）水浸后回收Cu、Ni时的操作是

 

．水浸后的溶液呈

 

性（“酸”、“碱”、“中”）．
（2）完成氧化焙烧过程中生成Na₂CrO₄的化学方程式

 

Cr（OH）₃+

 

Na₂CO₃+

 

O₂

高温  .

 

Na₂CrO₄+

 

 CO₂+

 

H₂O
（3）滤渣Ⅱ的主要成分有Zn（OH）₂、

 

．
（4）已知：①除去滤渣II后，溶液中存在如下反应：CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；②Na₂Cr₂O₇、Na₂CrO₄在不同温度下的溶解度如下表

化学式	20℃	60℃	100℃
Na2SO4	19.5	45.3	42.5
Na2Cr2O7	183	269	415
Na2CrO4	84	115	126

“系列操作”中为：继续加入H₂SO₄，

 

冷却结晶，过滤．继续加入H₂SO₄目的是

 

．
（5）工业上还可以在水浸过滤后的溶液（Na₂CrO₄）加入适量H₂SO₄，用石墨做电极电解生产金属铬，写出生成铬的电极反应方程式

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,氧化还原反应方程式的配平

专题：实验设计题,氧化还原反应专题

分析：以含有Cr（OH）₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物质的电镀污泥为原料，烘干后加入碳酸钠和氧气高温灼烧发生反应4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂

高温  .

4Na₂CrO₄+6H₂O+4CO₂，Al₂O₃+Na₂CO₃

高温  .

Na₂AlO₃+CO₂↑，ZnO++Na₂CO₃

高温  .

Na₂ZnO₂+CO₂↑，水浸后过滤得到滤渣CuO、NiO，滤液为Na₂CrO₄，NaAlO₂、Na₂ZnO₂等，调节溶液PH沉淀ZnO₂^2-离子和偏铝酸根离子，过滤得到滤液Na₂CrO₄，滤渣Ⅱ的主要成分有Zn（OH）₂、Al（OH）₃，滤液Na₂CrO₄加入硫酸酸化生成重铬酸钠溶液，通过提纯得到重铬酸钠；
（1）分离固体和液体用过滤的方法；从盐类水解的角度解答；
（2）氧化焙烧过程中有氧气参加反应，结合质量守恒定律完成方程式；
（3）水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物质，加入硫酸调节溶液的pH可得到Zn（OH）₂、Al（OH）₃沉淀；
（4）水浸后溶液中存在Na₂CrO₄，加入硫酸发生CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，从平衡移动的角度分析；
（5）生成铬的电极发生还原反应，CrO₄^2-得到电子生成Cr；

解答： 解：以含有Cr（OH）₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物质的电镀污泥为原料，烘干后加入碳酸钠和氧气高温灼烧发生反应4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂

高温  .

4Na₂CrO₄+6H₂O+4CO₂，Al₂O₃+Na₂CO₃

高温  .

Na₂AlO₃+CO₂↑，ZnO++Na₂CO₃

高温  .

Na₂ZnO₂+CO₂↑，水浸后过滤得到滤渣CuO、NiO，滤液为Na₂CrO₄，NaAlO₂、Na₂ZnO₂等，调节溶液PH沉淀ZnO₂^2-离子和偏铝酸根离子，过滤得到滤液Na₂CrO₄，加入硫酸酸化生成重铬酸钠溶液，通过提纯得到重铬酸钠；
（1）CuO、NiO为难溶物，溶液中含有Na₂CrO₄，NaAlO₂、Na₂ZnO₂等，通过水浸后过滤得到滤渣CuO、NiO，回收Cu、Ni；水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂ZnO₂等都为强碱弱酸盐，水解呈碱性，
故答案为：过滤；碱性；
（2）氧化焙烧过程中有氧气参加反应，根据质量守恒可知还应生成水，反应的方程式为4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂=4Na₂CrO₄+4CO₂+6H₂O，
故答案为：4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂=4Na₂CrO₄+4CO₂+6H₂O；
（3）Zn（OH）₂、Al（OH）₃具有两性，水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物质，加入硫酸调节溶液的pH可得到Zn（OH）₂、Al（OH）₃沉淀，
故答案为：Al（OH）₃；
（4）水浸后溶液中存在Na₂CrO₄，加入硫酸发生CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，加入硫酸可使平衡向正反应方向移动，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得到晶体，
故答案为：蒸发浓缩；促进平衡CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O向正反应方向移动，尽可能生成更多溶解度更大的Na₂Cr₂O₇；
（5）生成铬的电极发生还原反应，CrO₄^2-得到电子生成Cr，反应的电解方程式为CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O，
故答案为：CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O；

点评：本题考查物质的分离提纯的综合实验设计，侧重于分离、提纯方案的设计和操作，题目难度中等，注意把握题给信息和电极方程式的书写．