Question

【題目】利用熔融堿焙燒工藝可從鋁熱法生產金屬鉻所得鉻渣（Al、Al2O3、Cr2O3等）中浸出鉻和鋁，實現鉻和鋁的再生利用。其工作流程如下：

提示：2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O

（1）寫出過程I中鋁發生的離子方方程式_______________。

（2）溶液1中的陰離子有CrO42-、 ___________。

（3）過程I中，Cr2O3參與的反應中，若生成0.4 mol CrO42-，消耗氧化劑的物質的量是________。

（4）通入CO2調節溶液pH實現物質的分離。

①濾渣A煅燒得到Al2O3，其可用來冶煉Al，冶煉Al原理___________。

②濾渣B受熱分解所得物質可以循環利用，B是___________。

（5）過程II的目的是得到K2Cr2O7粗品，粗品再重結晶可制得純凈的K2Cr2O7。

不同溫度下化合物的溶解度（g/100gH2O）

化合物名稱	0℃	20℃	40℃	60℃	80℃
NaCl	35.7	36.0	36.6	37.3	38.4
KCl	28.0	34.2	40.1	45.8	51.3
K2SO4	7.4	11.1	14.8	18.2	21.4
K2Cr2O7	4.7	12.3	26.3	45.6	73.0
Na2Cr2O7	163	183	215	269	376

結合表中數據分析，過程II得到K2Cr2O7粗品的操作是：_______________，過濾得到K2Cr2O7粗品。

Answer 1

【答案】 2Al+2OH-+2H2O= 2AlO2-+3H2↑ AlO2－、OH－ 0.3 mol 2Al2O3（熔融） 3O2↑+ 4Al NaHCO3 向濾液3中加入稀鹽酸和KCl固體后，蒸發濃縮、降溫結晶

【解析】試題分析：本題考查工藝流程的分析，涉及離子方程式和化學方程式的書寫，氧化還原反應的計算，物質的分離、提純，圖表數據的分析。根據鉻渣的成分以及圖示，過程I中Al、Al2O3與NaOH反應生成NaAlO2，Cr2O3被氧化成Na2CrO4，水浸后的溶液1中含Na2CrO4、NaAlO2和過量NaOH；溶液1中通入CO2調pH=9，NaAlO2與CO2反應生成Al（OH）3沉淀，濾渣A的成分為Al（OH）3；濾液2中通入CO2調pH=6，部分Na2CrO4轉化為Na2Cr2O7，濾渣B受熱分解所得物質可循環利用，結合CO2與NaAlO2的反應和流程，過濾得到的濾渣B的主要成分為NaHCO3。

（1）過程I中Al與NaOH反應生成NaAlO2和H2，反應的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。

（2）根據上述分析溶液1中的陰離子有CrO42-、AlO2-和OH-。

（3）過程I中Cr2O3被氧化成CrO42-，氧化劑為O2，根據得失電子守恒，4n（O2）=3n（CrO42-），消耗的氧化劑氧氣物質的量為n（CrO42-）=0.4mol=0.3mol。

（4）①濾渣A為Al（OH）3，Al（OH）3煅燒得Al2O3和H2O，電解熔融的Al2O3得到Al，冶煉Al的原理為2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑。

②濾渣B受熱分解所得物質可以循環利用，則濾渣B是NaHCO3。

（5）由于要獲得K2Cr2O7，所以要使CrO42-盡可能多的轉化成Cr2O72-，使反應2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O正向移動，需要向濾液3中加入酸；將濾液3中的Na2Cr2O7轉化為K2Cr2O7需要向濾液3中加入鉀鹽，從表中數據可見，低溫時K2Cr2O7的溶解度最小，但K2SO4的溶解度與K2Cr2O7的差別不大，所以向濾液3中加入KCl固體。過程II得到K2Cr2O7粗品的操作是：向濾液3中加入稀鹽酸和KCl固體后，蒸發濃縮、降溫結晶。