Question

【題目】【題目】工業上用重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)結晶后的母液(含少量雜質Fe3+)生產重鉻酸鉀 (K2Cr2O7)，其工藝流程及相關物質溶解度曲線如下圖所示。

（1）向Na2Cr2O7母液中加堿液調pH的目的是_____________________。

（2）通過冷卻結晶析出大量K2Cr2O7的原因是________________________________。

（3）固體A的主要成分為__________（填化學式），用熱水洗滌固體A，回收的洗滌液轉移到母液___________(填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”)中，既能提高產率又可使能耗降低。固體B的主要成分為___________________（填化學式）。

（4）測定產品中K2Cr2O7含量的方法如下：稱取產品試樣2.500 g 配成250 mL溶液，用移液管取出25.00 mL于碘量瓶中，加入10 mL 2 mol·L-l H2SO4溶液和足量KI溶液(鉻的還原產物為Cr3+)，放置于暗處5 min，然后加入100 mL蒸餾水、3 mL 淀粉指示劑，用0.1200 mol·L-l Na2S2O3標準溶液滴定(已知I2+ 2S2O32-=2I-+S4O62-)。

①酸性溶液中KI 與K2Cr2O7反應的離子方程式為_____________________________。

②若實驗中共用去Na2S2O3標準溶液40.00 mL，則所得產品中重鉻酸鉀的純度為__________%( 保留2 位小數，設整個過程中其他雜質不參與反應)。進一步提純產品的方法是___________________。

（5）+6價Cr的毒性很高，工業上用電解法來處理含Cr2O72-的廢水。下圖為電解裝置示意圖，電極材料分別為鐵和石墨。通電后，Cr2O72-在b極附近轉變為Cr3+，一段時間后Cr3+最終可在a 極附近變成Cr(OH)3沉淀而被除去。

①在以上處理過程中，Cr2O72-轉化為毒性較低的Cr3+的離子方程式為________________________。

②a電極的電極反應式是是____________________；電解一段時間后在陰極區有Fe(OH)3和Gr(OH)3沉淀生成，若電解后的溶液中c(Cr3+)為3×10-5mol·L-1，則溶液中c(Fe3+)為____________ mol·L-1。已知：Ksp=[Fe(OH)3]=4.0×10-38，K[Cr(OH)3]=6.0×10-31。

Answer 1

【答案】 除去Fe3+ 低溫下K2Cr2O7的溶解度遠小于其他組分，且隨溫度的降低，K2Cr2O7的溶解度明顯減小 NaCl Ⅱ K2Cr2O7 Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O 94.08 重結晶 Cr2O72-+6Fe2++ 14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 2H++2e-=H2↑ 2×10-12

【解析】考查化學工藝流程，（1）根據題目信息，母液中含有少量的Fe3＋，加堿液的目的是除去Fe3＋；（2）根據溫度與溶解度的關系，K2Cr2O7的溶解度受溫度的影響較大，低溫時K2Cr2O7的溶解度遠小于其他組分，且溫度降低，K2Cr2O7的溶解度受溫度的影響較大；（3）母液I中加入KCl，發生Na2Cr2O7＋KCl=K2Cr2O7＋NaCl，采用冷卻降溫得到K2Cr2O7固體，即母液II中含有大量的NaCl，因此蒸發濃縮得到的固體是NaCl；冷卻結晶中有大量的K2Cr2O7析出，但溶液中含有少量的K2Cr2O7，蒸發濃縮時，NaCl表面附著一部分K2Cr2O7，為了提高產率又可使能耗降低，因此需要把洗滌液轉移到母液II中，達到類似富集的目的；因此固體B的主要成分是K2Cr2O7；（4）①根據操作，得出K2Cr2O7作氧化劑，本身被還原成Cr3＋，I－被氧化成I2，因此有Cr2O72－＋I－→Cr3＋＋I2，然后采用化合價升降法、原子守恒配平即可，離子方程式為Cr2O72－+6I－+14H＋=2Cr3＋+3I2+7H2O；②根據離子方程式，得出關系式為Cr2O72－～3I2～6S2O32－，則求出樣品中K2Cr2O7的質量為=2.352g，純度為2.352/2.500×100%=94.08%；進一步提純需要重新溶解，冷卻結晶，此方法叫重結晶；（5）①b電極為陽極，應是失去電子，化合價應升高，而Cr2O72－中Cr的化合價降低，因此b電極為鐵，此電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋，然后利用Cr2O72－的氧化性，與Fe2＋發生反應，離子反應方程方式為Cr2O72－+6Fe2＋+ 14H＋=2Cr3＋+6Fe3＋+7H2O；②根據①的分析，a電極為陰極，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑；Cr3＋和Fe3＋共存在同一溶液中，因此有，解得c(Fe3＋)=2.0×10－12mol·L－1。