1、
我国西安兵马佣二号坑出土的宝剑因含有铬而锋利无比。目前,工业用硬铬尖晶石(属于含氧酸盐,主要含MN2O4其中M代表Mg或Fe,N代表Cr或Al)制备重铬酸钠(工业流程如图),同时电解重铬酸钠溶液便可得到铬。
(1)硬铬尖晶石中,Cr的化合价为__。
(2)在步骤II中除去的离子是___,操作X的名称为___。
(3)写出步骤III中H2O2表现的性质是___,已知步骤III所得溶液c(Cr3+)=0.010mol/L,常温下,加NaOH使c(Fe3+)和c(Al3+)均降至10-5mol/L,应控制溶液的pH为___。(常温下:[Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-35,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38]。
A.10~11 B.>11 C.约为10 D.约为4
(4)已知NaBiO3和Bi(OH)3都是难溶于水的固体。在步骤IV中发生化学反应的离子方程式为___,步骤V中CO2压强越大Na2Cr2O7产率越高,其原因是___。
(5)工业上用电解法制备铬,其装置示意图如图:
电解池工作时,阴极发生的电极反应式为___,该装置的电能主要转变为___能。
+3 Mg2+(或镁离子) 过滤 氧化性 D 3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2CrO42-+3Bi(OH)3+3Na+ CO2压强越大,其溶解度越大,溶液的酸性越强,Cr2O72-产率也就越高 Cr2O72-+12e-+14H+=2Cr+7H2O 化学
由流程图及题目提供的信息知:硬铬尖晶石经过酸溶后溶液中含有Mg2+、Fe2+、Al3+、Cr3+等离子,经过步骤II除去了Mg2+,用双氧水把溶液中Fe2+氧化成Fe3+、再经过调节pH、在步骤III中除去了氢氧化铝、氢氧化铁沉淀,含Cr3+的溶液经浓缩后,步骤IV为在碱性条件下用氧化剂NaBiO3把Cr3+氧化成CrO42-,步骤V中则调溶液到酸性,使CrO42-,转变为Cr2O72-,据此回答;
(1))由信息:硬铬尖晶石属于含氧酸盐,主要含MN2O4,其中M代表Mg或Fe,N代表Cr或Al,则M为+2价,N为+3价,则Cr的化合价为+3;
答案为:+3;
(2)从硬铬尖晶石所含元素种类看,经过酸溶后溶液中含有Mg2+、Fe2+、Al3+、Cr3+等离子,从后续流程看,步骤II以后溶液中已经没有镁离子,步骤III中除去了氢氧化铝、氢氧化铁沉淀,可知在步骤II中除去的是Mg2+(或镁离子),操作X则是过滤;
答案为:Mg2+(或镁离子);过滤;
(3)步骤III中除去了氢氧化铝、氢氧化铁沉淀,可推知Fe2+被H2O2氧化成+3价,故H2O2表现了氧化性,它是一种绿色氧化剂;当溶液中c(Cr3+)=0.010mol/L,因为按常温下Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32,则c(OH-)<10-10 mol/L,c(H+)>10-4 mol/L,则应控制溶液的pH<4,按常温下Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-35,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38可知,此条件下,铝离子、铁离子已沉淀完全,故选D;
答案为:氧化性;D;
(4)从流程图知,步骤IV为碱性条件下,溶液中的Cr3+被NaBiO3氧化成CrO42-,则发生离子方程式为:3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2CrO42-+3Bi(OH)3+3Na+;步骤V为铬酸钠转化成重铬酸钠的过程:,从反应知,CO2压强越大,其溶解度越大,溶液的酸性越强,越有利于平衡左移,即Cr2O72-产率也就越高;
答案为:3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2CrO42-+3Bi(OH)3+3Na+;CO2压强越大,其溶解度越大,溶液的酸性越强,Cr2O72-产率也就越高;
(5)由工业电解法制铬装置示意图知:电解时,阴极上Cr2O72-得到电子被还原,则电极反应式为Cr2O72-+12e-+14H+=2Cr+7H2O;电解池是电能主要转变为化学能的装置;
答案为:Cr2O72-+12e-+14H+=2Cr+7H2O;化学。
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