Question

從化工廠鉻渣中提取硫酸鈉的工藝如圖1：

已知：①鉻渣含有Na₂SO₄及少量Cr₂O₇^2-、Fe³⁺；②Fe³⁺、Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol?L^-1）時pH分別為3.6和5．
（1）“微熱”除能加快反應速率外，同時還可以

 

，濾渣A為

 

（填化學式）．
（2）根據(jù)如圖2溶解度（S）～溫度（T）曲線，操作B的最佳方法為

 

（填字母序號）．
A．蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾
B．蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，過濾
（3）酸化后Cr₂O₇^2-可被SO₃^2-還原成Cr³⁺，離子方程式為

 

；酸C為

 

，Cr（OH）₃的溶度積常數(shù)K_sp[Cr（OH）₃]=

 

．
（4）根據(jù)2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O設計圖示裝置（均為惰性電極）電解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇，如圖3中右側電極連接電源的

 

極，其電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：物質的分離、提純的基本方法選擇與應用,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗題

分析：（1）因為水解反應吸熱，故“微熱”可以促進Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃而除去；
（2）趁熱過濾的目的是有利于硫酸鈉結晶析出，可以防止Na₂Cr₂O₇?2H₂O結晶析出；
（3）酸化后Cr₂O₇^2-可被SO₃^2-還原成Cr³⁺，SO₃^2-變?yōu)镾O₄^2-，離子方程式為3SO₃^2-+Cr₂O₇^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；酸C為H₂SO₄是為保證最后得到純凈的硫酸鈉；根據(jù)Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol?L^-1）時pH為5，得c（H⁺）═10^-5 mol/L，c（OH^-）=10^-9 mol?L^-1，然后將數(shù)據(jù)代入溶度積常數(shù)K_sp[Cr（OH）₃]=（Cr³⁺）?c³（OH^-）計算；
（4）根據(jù)2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O設計圖示裝置（均為惰性電極）電解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇，需要通過電解生成4H⁺提高溶液的酸性，說明在該電極是陽極，連接電源的正極，電極反應式為2H₂O-4e^-=O₂+4H⁺．

解答： 解：（1）因為水解反應吸熱，故“微熱”除能加快反應速率外，同時還可以促進Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃而除去，濾渣A為Fe（OH）₃，
故答案為：促進Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃而除去，F(xiàn)e（OH）₃；
（2）根據(jù)如圖2溶解度（S）～溫度（T）曲線，操作B的最佳方法為 先將混合溶液蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾，趁熱過濾的目的是有利于硫酸鈉結晶析出，可以防止Na₂Cr₂O₇?2H₂O結晶析出，故答案為：A．
（3）酸化后Cr₂O₇^2-可被SO₃^2-還原成Cr³⁺，SO₃^2-變?yōu)镾O₄^2-，離子方程式為3SO₃^2-+Cr₂O₇^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；為保證最后得到純凈的硫酸鈉，酸C為H₂SO₄，根據(jù)Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol?L^-1）時pH為5，則c（H⁺）=10^-5 mol/L，c（OH^-）=10^-9 mol?L^-1，則Cr（OH）₃的溶度積常數(shù)K_sp[Cr（OH）₃]=（Cr³⁺）?c³（OH^-）=1.0×10^-32mol⁴?L^-4，故答案為：3SO₃^2-+Cr₂O₇^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；H₂SO₄；1.0×10^-32mol⁴?L^-4；
（4）根據(jù)2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O設計圖示裝置（均為惰性電極）電解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇，需要通過電解生成4H⁺提高溶液的酸性，說明在該電極是陽極，連接電源的正極，電極反應式為2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，故答案為：正；2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺．

點評：本題綜合考查了化學平衡原理、氧化還原反應、離子方程式的書寫、沉淀溶解平衡和Ksp的有關計算等內容，側重于反應原理的應用的考查，分析時要根據(jù)題給信息，結合相關原理進行解答，題目難度中等．