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：（1）水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂[也可表示为NaAl（OH）₄]、Na₂ZnO₂等物质．
      （2）Na₂Cr₂O₇、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

（1）实验室焙烧过程应选用的仪器坩埚、坩埚钳、酒精灯、还有

 

．
（2））完成氧化焙烧过程中生成Na₂CrO₄的化学方程式

 

Cr（OH）₃+

 

Na₂CO₃+

 

=

 

Na₂CrO₄+

 

CO₂+

 

（3）滤渣Ⅱ的主要成分有Zn（OH）₂、

 

．
（4）“系列操作”中为：继续加入H₂SO₄，

 

冷却结晶，过滤，洗涤，简述实验室洗涤沉淀的操作：

 

，继续加入H₂SO₄目的是

 

．
（5）目前有一种采用以铬酸钠（Na₂CrO₄）为原料，用电化学法制备重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇）的实验装置如下图所示．
①写出阴极的电极反应式为

 

．
②电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na⁺物质的量由a mol 变为b mol，则此时铬酸钠的转化率为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,电解原理

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）焙烧过程应选用的仪器坩埚、坩埚钳、酒精灯、还应有三脚架和泥三角；
（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）①电解池中阳离子在阴极得电子；
②根据电荷守恒计算．

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，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）焙烧过程应选用的仪器坩埚、坩埚钳、酒精灯、还应有三脚架和泥三角，故答案为：三脚架和泥三角；
（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：4；4；3O₂；4；4；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，洗涤沉淀，可向漏斗中加少量蒸馏水至没过沉淀，滤干后重复操作2～3次，
故答案为：蒸发浓缩；加少量蒸馏水至没过沉淀，滤干后重复操作2～3次；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）①电解池中阳离子在阴极得电子，则阴极的电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na⁺物质的量由a mol变为b mol，则溶液中移动的电荷为（a-b）mol，所以外电路中转移的电子为（a-b）mol，阳极的电极反应为：2H₂O-4e^-=O₂+4H⁺，则阳极生成的氢离子为（a-b）mol，已知：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，所以阳极消耗的CrO₄^2-为（a-b）mol，
已知原溶液中CrO₄^2-为

a

2

mol，因此铬酸钠的转化率为：

(a-b)

a 2

×100%=

2(a-b)

a

×100%，故答案为：

2(a-b)

a

×100%．

点评：本题考查物质的分离提纯的综合实验设计，为高频考点，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．