重铬酸钠(Na2Cr2O7•2H2O)俗称红矾钠,在工业上有广泛的用途.我国目前主要是以铬铁矿(主要成分为FeO•Cr2O3,还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质)为主要原料进行生产,其主要工艺流程如下:

①中涉及的主要反应有:
主反应:4FeO•Cr2O3+8Na2CO3+7O2 高温 8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
副反应:SiO2+Na2CO3 高温 Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO3 高温 2NaAlO2+CO2↑
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH:
高温
高温
高温
沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Mg(OH)2 | Cr(OH)3 |
完全沉淀时溶液pH | 4.7 | 3.7 | 11.2 | 5.6 |
(1)“①”中反应是在回转窑中进行,反应时需不断搅拌,其作用是
使反应物接触更充分,加快反应速率
使反应物接触更充分,加快反应速率
.(2)“③”中调节pH至4.7,目的是
除去溶液中的AlO2-、SiO32-
除去溶液中的AlO2-、SiO32-
.(3)“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO42-转化为Cr2O72-,请写出该平衡转化的离子方程式:
2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O
.(4)“⑦”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠,依据是
红矾钠的溶解度随温度的降低而减小
红矾钠的溶解度随温度的降低而减小
.(5)制取红矾钠后的废水中还含有少量的CrO42-,根据有关标准,含CrO42-的废水要经化学处理,使其浓度降至5.0×10-7mol•L-1以下才能排放.含CrO42-的废水处理通常有以下两种方法.
①沉淀法:加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀[Ksp(BaCrO4)=1.2×10-10],再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba2+.加入可溶性钡盐后的废水中Ba2+的浓度应不小于
2.4×10-4
2.4×10-4
mol•L-1,后续废水处理方能达到排放标准.②还原法:CrO42-
H
+
绿矾
石灰水
Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O
Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O
.用该方法处理10m3 CrO42-的物质的量浓度为1.5×10-3 mol•L-1的废水,至少需要绿矾(FeSO4•7H2O,相对分子质量为278)的质量是
12.51
12.51
Kg.【考点】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用.
【答案】使反应物接触更充分,加快反应速率;除去溶液中的AlO2-、SiO32-;2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O;红矾钠的溶解度随温度的降低而减小;2.4×10-4;Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O;12.51
【解答】
【点评】
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