Question

【题目】氧化铬绿（Cr2O3）的性质独特，在冶金、颜料等领域有着不可替代的地位。一种利用淀粉水热还原铬酸钠制备氧化铬绿的工艺流程如下：

已知：①向含少量Na2CO3的铬酸钠碱性溶液中通入CO2可制得不同碳化率的铬酸钠碳化母液；

②“还原”反应剧烈放热，可制得Cr（OH）3浆料。

（1）该工艺中“还原”反应最初使用的是蔗糖或甲醛，后来改用价格低廉的淀粉。请写出甲醛（HCHO）与铬酸钠（Na2CrO4）溶液反应的离子方程式_________。

（2）将混合均匀的料液加入反应釜，密闭搅拌，恒温发生“还原”反应，下列有关说法错误的是_____（填标号）。

A 该反应一定无需加热即可进行 B 必要时可使用冷却水进行温度控制

C 铬酸钠可适当过量，使淀粉充分反应 D 应建造废水回收池，回收含铬废水

（3）测得反应完成后在不同恒温温度、不同碳化率下Cr（Ⅵ）还原率如下图。实际生产过程中Cr（Ⅵ）还原率可高达99.5%以上，“还原”阶段采用的最佳反应条件为_________。

（4）滤液中所含溶质为_______。该水热法制备氧化铬绿工艺的优点有_________、________（请写出两条）。

（5）由水热法制备的氢氧化铬为无定型氢氧化铬[Cr（OH）3·nH2O]。将洗涤并干燥后的氢氧化铬滤饼充分煅烧，质量损失与固体残留质量比为9:19，经计算得出n=_________。

（6）重铬酸钠（Na2Cr2O7·H2O）与硫酸铵热分解法也是一种生产氧化铬绿的方法，生产过程中产生的气体对环境无害，其化学反应方程式为_________。

Answer 1

【答案】 AC 碳化率40%、恒温240℃ Na2CO3(或NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3) 工艺清洁、原料价格低廉、设备要求低、副产物碳酸盐可用于铬酸钠碳化母液的制备 无废气废渣排放、废水可回收利用、流程短等 0.5

【解析】

在碱性条件下，利用铬酸钠碳化母液与淀粉发生氧化还原反应生成Cr(OH)3沉淀、碳酸钠或碳酸氢钠(取决于起始反应溶液的碱性)，然后过滤、洗涤，通过煅烧Cr(OH)3然后经过一系列操作得到产品，以此解答。

（1）HCHO中碳元素化合价为0价，该反应在碱性环境下进行，最终生成为有碳酸钠、Cr(OH)3等，根据化合价升降守恒、电荷守恒以及原子守恒可知其反应的离子方程式为：；

（2）A．该反应虽然为放热反应，但不一定全过程都不需要加热，如燃烧反应为放热反应，反应开始需要加热，故A符合题意；

B．因该反应放热剧烈，若温度过高，Cr(OH)3可能会发生分解，会影响最终产品质量，因此可在必要时可使用冷却水进行温度控制，故B不符合题意；

C．为保证原料的充分利用，应淀粉适当过量，使铬酸钠充分反应，故C符合题意；

D．铬为重金属元素，直接排放至环境中会污染水资源，因此应建造废水回收池，回收含铬废水，故D不符合题意；

故答案为：AC；

（3）由图可知，在碳化率为40%时，还原率较高，在温度为240℃时，还原率达到接近100%，再升高温度对于还原率的影响不大，故最佳反应条件为：碳化率40%、恒温240℃；

（4）由上述分析可知，滤液中所含溶质为：Na2CO3(或NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3)；水热法制备工艺的优点有：工艺清洁、原料价格低廉、设备要求低、副产物碳酸盐可用于铬酸钠碳化母液的制备、无废气废渣排放、废水可回收利用、流程短等；

（5）加热过程中相关物质的转化关系式为：

，解得n=0.5；

（6）重铬酸钠具有强氧化性，硫酸铵具有还原性，生产过程中产生的气体对环境无害，故N元素转化为N2，二者发生氧化还原反应生成Cr2O3、N2、Na2SO4、H2O，根据氧化和还原反应得失电子守恒和原子守恒可知该反应方程式为：。