Question

【題目】鉻(Cr)硬度大抗腐蝕性和耐磨性好，具有廣泛的應(yīng)用前景一種以鉻鐵礦(含FeCr2O4及少量Al2O3SiO2等)為原料制備金屬鉻的工藝流程如下:

回答下列問題:

(1)“高溫焙燒”中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為____

(2)為提高“水浸”的浸取率，除了適當(dāng)升高溫度，還可采取的措施是____

(3)“濾渣1”是一種紅棕色固體，為檢驗(yàn)其中的金屬元素，可選擇的常用試劑是____“濾渣2”的主要成分是__________

(4)“調(diào)pH”的目的是____

(5)“熱還原”主要是利用焦炭與重鉻酸鹽得到Cr2O3和另一種固體產(chǎn)物，該固體產(chǎn)物可返回__________工序循環(huán)使用

(6)可用鋁熱法還原Cr2O3制備鉻單質(zhì)，鋁熱反應(yīng)中鎂帶的作用是____;還可用惰性電極電解硫酸鉻鉀[KCr(SO4)2]溶液制備，陰極的電極反應(yīng)式為____

Answer 1

【答案】4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+CO2， 適當(dāng)延長(zhǎng)浸取時(shí)間或攪拌 鹽酸(或稀硫酸)、KSCN溶液 H2SiO3和Al(OH)3 增大H+濃度，使平衡2+2H+2+H2O方向移動(dòng)，將Na2CO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7 高溫熔燒 引燃劑(或利用鎂條燃燒放出的熱量引發(fā)鋁熱反應(yīng)) Cr3++3e-= Cr

【解析】

根據(jù)流程：鉻鐵礦[主要成分為Fe(CrO2)2，還含有Fe2O3、A12O3、SiO2等雜質(zhì)]在空氣中與純堿高溫煅燒，發(fā)生反應(yīng)：Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑、SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+CO2，得到含有NaA1O2、Na2SiO3、Na2CrO4、Fe2O3的固體產(chǎn)物，水浸，Fe2O3不溶，濾渣I為Fe2O3，濾液I含有NaA1O2、Na2SiO3、Na2CrO4，通入二氧化碳調(diào)節(jié)pH值使NaA1O2、Na2SiO3轉(zhuǎn)化為Al(OH)3和H2SiO3，發(fā)生反應(yīng)：2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3，Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3，則濾渣2為Al(OH)3和H2SiO3，濾液主要含有CrO42-，再次調(diào)節(jié)pH發(fā)生反應(yīng)：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，將CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，用碳作還原劑，熱還原法將Na2Cr2O7轉(zhuǎn)化為Cr2O3同時(shí)生成碳酸鈉和CO，發(fā)生反應(yīng)：Na2Cr2O7+2CNa2CO3+ Cr2O3+CO↑；利用鋁熱法還原Cr2O3制取金屬鉻，據(jù)此分析解答。

(1)“高溫焙燒”中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+CO2；

(2)為提高“水浸”的浸取率，除了適當(dāng)升高溫度，還可采取的措施是適當(dāng)延長(zhǎng)浸取時(shí)間或攪拌；

(3)根據(jù)分析，濾渣I為Fe2O3，為檢驗(yàn)其中的金屬元素，先用鹽酸(或稀硫酸)溶解轉(zhuǎn)化為Fe3+，再加入KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，則證明含有鐵元素；“濾渣2”的主要成分是Al(OH)3和H2SiO3；

(4)調(diào)節(jié)pH的目的是增大溶液中H+的濃度，使反應(yīng)2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O平衡正向移動(dòng)，使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7；

(5)“熱還原”主要是利用焦炭與重鉻酸鹽得到Cr2O3和另一種固體產(chǎn)物，發(fā)生反應(yīng)：Na2Cr2O7+2CNa2CO3+ Cr2O3+CO↑，該Na2CO3固體產(chǎn)物可返回高溫熔燒工序循環(huán)使用；

(6)可用鋁熱法還原Cr2O3制備鉻單質(zhì)，鋁熱反應(yīng)中鎂帶的作用是作引燃劑，利用鎂條燃燒放出的熱量引發(fā)鋁熱反應(yīng)；還可用惰性電極電解硫酸鉻鉀[KCr(SO4)2]溶液制備，陰極上電解質(zhì)溶液中的陽離子放電，根據(jù)放電順序，Cr3+在陰極放電，電極反應(yīng)式為Cr3++3e-= Cr。