Question

从化工厂铬渣中提取硫酸钠的工艺如图1：

已知：①铬渣含有Na₂SO₄及少量Cr₂O₇^2-、Fe³⁺；②Fe³⁺、Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol?L^-1）时pH分别为3.6和5．
（1）“微热”除能加快反应速率外，同时还可以

 

，滤渣A为

 

（填化学式）．
（2）根据如图2溶解度（S）～温度（T）曲线，操作B的最佳方法为

 

（填字母序号）．
A．蒸发浓缩，趁热过滤
B．蒸发浓缩，降温结晶，过滤
（3）酸化后Cr₂O₇^2-可被SO₃^2-还原成Cr³⁺，离子方程式为

 

；酸C为

 

，Cr（OH）₃的溶度积常数K_sp[Cr（OH）₃]=

 

．
（4）根据2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O设计图示装置（均为惰性电极）电解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇，如图3中右侧电极连接电源的

 

极，其电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：物质的分离、提纯的基本方法选择与应用,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验题

分析：（1）因为水解反应吸热，故“微热”可以促进Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃而除去；
（2）趁热过滤的目的是有利于硫酸钠结晶析出，可以防止Na₂Cr₂O₇?2H₂O结晶析出；
（3）酸化后Cr₂O₇^2-可被SO₃^2-还原成Cr³⁺，SO₃^2-变为SO₄^2-，离子方程式为3SO₃^2-+Cr₂O₇^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；酸C为H₂SO₄是为保证最后得到纯净的硫酸钠；根据Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol?L^-1）时pH为5，得c（H⁺）═10^-5 mol/L，c（OH^-）=10^-9 mol?L^-1，然后将数据代入溶度积常数K_sp[Cr（OH）₃]=（Cr³⁺）?c³（OH^-）计算；
（4）根据2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O设计图示装置（均为惰性电极）电解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇，需要通过电解生成4H⁺提高溶液的酸性，说明在该电极是阳极，连接电源的正极，电极反应式为2H₂O-4e^-=O₂+4H⁺．

解答： 解：（1）因为水解反应吸热，故“微热”除能加快反应速率外，同时还可以促进Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃而除去，滤渣A为Fe（OH）₃，
故答案为：促进Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃而除去，Fe（OH）₃；
（2）根据如图2溶解度（S）～温度（T）曲线，操作B的最佳方法为 先将混合溶液蒸发浓缩，趁热过滤，趁热过滤的目的是有利于硫酸钠结晶析出，可以防止Na₂Cr₂O₇?2H₂O结晶析出，故答案为：A．
（3）酸化后Cr₂O₇^2-可被SO₃^2-还原成Cr³⁺，SO₃^2-变为SO₄^2-，离子方程式为3SO₃^2-+Cr₂O₇^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；为保证最后得到纯净的硫酸钠，酸C为H₂SO₄，根据Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol?L^-1）时pH为5，则c（H⁺）=10^-5 mol/L，c（OH^-）=10^-9 mol?L^-1，则Cr（OH）₃的溶度积常数K_sp[Cr（OH）₃]=（Cr³⁺）?c³（OH^-）=1.0×10^-32mol⁴?L^-4，故答案为：3SO₃^2-+Cr₂O₇^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；H₂SO₄；1.0×10^-32mol⁴?L^-4；
（4）根据2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O设计图示装置（均为惰性电极）电解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇，需要通过电解生成4H⁺提高溶液的酸性，说明在该电极是阳极，连接电源的正极，电极反应式为2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，故答案为：正；2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺．

点评：本题综合考查了化学平衡原理、氧化还原反应、离子方程式的书写、沉淀溶解平衡和Ksp的有关计算等内容，侧重于反应原理的应用的考查，分析时要根据题给信息，结合相关原理进行解答，题目难度中等．