Question

【題目】氧化鉻（Cr2O3）的性質獨特，在冶金、顏料等領域有著不可替代的地位。一種利用淀粉水熱還原鉻酸鈉制備氧化鉻的工藝流程如圖：

已知：①向含少量Na2CO3的鉻酸鈉堿性溶液中通入CO2可制得不同碳化率的鉻酸鈉碳化母液。

②“還原”反應劇烈放熱，可制得Cr(OH)3漿料。

（1）該工藝中“還原”反應最初使用的是蔗糖或甲醛，后來改用價格低廉的淀粉。請寫出甲醛（HCHO）與鉻酸鈉（Na2CrO4）溶液反應的離子方程式__。

（2）將混合均勻的料液加入反應釜，密閉攪拌，恒溫發生“還原”反應，下列有關說法錯誤的是__（填標號）。

A.該反應一定無需加熱即可進行

B.必要時可使用冷卻水進行溫度控制

C.鉻酸鈉可適當過量，使淀粉充分反應

D.應建造廢水回收池，回收含鉻廢水

（3）測得反應完成后在不同恒溫溫度、不同碳化率下Cr(Ⅵ)還原率如圖。實際生產過程中Cr(Ⅵ)還原率可高達99.5%以上，“還原”階段采用的最佳反應條件為_、__。

（4）濾液中所含溶質為__。該水熱法制備氧化鉻工藝的優點有__、__（寫出兩條即可）。

（5）由水熱法制備的氫氧化鉻為無定型氫氧化鉻[2Cr(OH)3H2O]。將洗滌并干燥后的氫氧化鉻濾餅充分煅燒，失去質量與固體殘留質量比為_。

Answer 1

【答案】4CrO42-+3HCHO+4H2O=4Cr(OH)3↓+2OH-+3CO32- AC 碳化率40% 恒溫240℃ Na2CO3 原料價格低廉、設備要求低 污染小、原料可循環利用、轉化率高等 9:19

【解析】

在堿性條件下，利用鉻酸鈉碳化母液與淀粉發生氧化還原反應生成Cr(OH)3沉淀、碳酸鈉或碳酸氫鈉(取決于起始反應溶液的堿性)，然后過濾、洗滌，通過煅燒Cr(OH)3然后經過一系列操作得到產品，以此解答。

（1）HCHO中碳元素化合價為0價，該反應在堿性環境下進行，最終生成為有碳酸鈉、Cr(OH)3等，根據化合價升降守恒、電荷守恒以及原子守恒可知其反應的離子方程式為：4CrO42-+3HCHO+4H2O=4Cr(OH)3↓+2OH-+3CO32-；

（2）A．根據題目信息可知，還原過程需加熱，引發反應，A正確；

B．因該反應放熱劇烈，若溫度過高，Cr(OH)3可能會發生分解，會影響最終產品質量，因此可在必要時可使用冷卻水進行溫度控制，B錯誤；

C．過量鉻酸鈉會導致濾液回收處理時鉻酸鈉碳化母液的碳化率發生改變，為保證原料的充分利用，應使淀粉適當過量，使鉻酸鈉充分反應，C正確；

D．鉻為重金屬元素，直接排放至環境中會污染水資源，因此應建造廢水回收池，回收含鉻廢水，D錯誤；

綜上可知，答案為AC；

（3）由圖可知，在碳化率為40%時，還原率較高，在溫度為240℃時，還原率達到接近100%，再升高溫度對于還原率的影響不大，故最佳反應條件為：碳化率40%、恒溫240℃；

（4）由上述分析可知，濾液中所含溶質為：Na2CO3(或NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3)；水熱法制備工藝的優點有：工藝清潔、原料價格低廉、設備要求低、副產物碳酸鹽可用于鉻酸鈉碳化母液的制備、無廢氣廢渣排放、廢水可回收利用、流程短等；

（5）加熱過程中相關物質的轉化關系為：2Cr(OH)3H2O~Cr2O3~5H2O，失去的質量為水，固體剩余的質量為氧化鉻，即，剩余的質量：失去的質量為19：9。