Question

工業上常用鉻鐵礦（有效成份為FeO?Cr₂O₃，主要雜質為SiO₂、Al₂O₃）為原料生產重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇），實驗室模擬工業法用鉻鐵礦制重鉻酸鉀的主要工藝流程如圖所示，涉及的主要反應是：6FeO?Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃

△   .

12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O，試回答下列問題：

（1）⑤中溶液金屬陽離子的檢驗方法是

 

．
（2）步驟③被沉淀的離子為（填離子符號）

 

．
（3）在反應器①中，二氧化硅與純堿反應的化學方程式為：

 

．
（4）煙道氣中的CO₂可與H₂合成甲醇．CH₃OH、H₂的燃燒熱分別為：△H=-725.5kJ/mol、△H=-285.8kJ/mol，寫出工業上以CO₂、H₂合成CH₃OH的熱化學方程式：

 

．
（5）2011年云南曲靖的鉻污染事件，說明含鉻廢渣（廢水）的隨意排放對人類生存環境有極大的危害．電解法是處理鉻污染的一種方法，金屬鐵作陽極、石墨作陰極電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，一段時間后產生Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀．
①寫出電解法處理廢水的總反應的離子方程式

 

．
②已知Cr（OH）₃的K_sp=6.3×10^-31，若地表水鉻含量最高限值是0.1mg/L，要使溶液中c（Cr³⁺）降到符合地表水限值，須調節溶液的c（OH^-）≥

 

mol/L（只寫計算表達式）．

Answer 1

分析：（1）鈉離子、鉀離子的檢驗方法是焰色反應；
（2）硅酸鈉和偏鋁酸鈉易發生水解，根據水解平衡移動原理來回答；
（3）二氧化硅與碳酸鈉反應生成硅酸鈉和二氧化碳；
（4）利用蓋斯定律計算反應熱，并書寫熱化學方程式；
（5）①用Fe為陽極進行電解，總反應：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
Cr₂O₇^2-將亞鐵離子氧化為鐵離子反應的實質是：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，Fe³⁺、Cr³⁺結合氫氧根離子最終轉化為Fe（OH）₃、Cr（OH）₃沉淀，把以上方程式加合可得電解法處理廢水的總反應的離子方程式6Fe+Cr₂O₇^2-+2H⁺+17H₂O=6Fe（OH）₃↓+2Cr（OH）₃↓+6H₂↑；
②根據Cr（OH）₃的K_sp=6.3×10^-31=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）計算．

解答：解：（1）⑤中溶液金屬陽離子為鈉離子、鉀離子，檢驗方法是焰色反應，故答案為：焰色反應；
（2）由于硅酸鈉和偏鋁酸鈉在溶液中發生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反應方向移動，當pH調到7～8時能使它們完全水解生成沉淀，故答案為：SiO₃^2-，AlO₂^-；
（3）二氧化硅與碳酸鈉反應生成硅酸鈉和二氧化碳，該反應為SiO₂+Na₂CO₃

高溫  .

Na₂SiO₃+CO₂，故答案為：SiO₂+Na₂CO₃

高溫  .

Na₂SiO₃+CO₂；
（4）甲醇和氫氣的燃燒熱書寫其熱化學方程式分別為：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l），△H₁=-1451kJ/mol；
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l），△H₂=-571.6KJ/mol，
根據蓋斯定律，反應CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）
可以看成是方程式

3

2

×②-①×

1

2

；所以△H=×

3

2

（-571.6kJ/mol）-（-1451kJ/mol）×

1

2

=-131.9kJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-131.9kJ/mol；
（5）①用Fe為陽極進行電解，總反應：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
Cr₂O₇^2-具有強氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為2Cr³⁺，反應的實質是：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，Cr₂O₇^2-與Fe²⁺反應的過程中，都將消耗大量的H⁺，使溶液pH上升，促使Fe³⁺、Cr³⁺結合氫氧根離子最終轉化為Fe（OH）₃、Cr（OH）₃沉淀，綜上可得：電解法處理廢水的總反應的離子方程式6Fe+Cr₂O₇^2-+2H⁺+17H₂O=6Fe（OH）₃↓+2Cr（OH）₃↓+6H₂↑，故答案為：6Fe+Cr₂O₇^2-+2H⁺+17H₂O=6Fe（OH）₃↓+2Cr（OH）₃↓+6H₂↑；
②，若地表水鉻含量最高限值是0.1mg/L，換算成物質的量濃度c（Cr³⁺）=

1×10-4

52

mol/L，要使溶液中c（Cr³⁺）降到符合地表水限值，已知Cr（OH）₃的K_sp=6.3×10^-31=c（Cr³⁺）×c³（OH^-），須調節溶液的c（OH^-）≥

6.3×10-31 1×10-4 52

mol/L，故答案為：

6.3×10-31 1×10-4 52

．

點評：本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應、電解、蓋斯定律、化學計算、物質檢驗等，需要學生具備扎實的基礎知識，平時注意培養分析和解決問題的能力，題目難度中等．