Question

16．堿式硫酸鉻可用于皮革、印染等行業(yè)．
Ⅰ．以含鉻廢渣（主要含Cr³⁺，還含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺等雜質(zhì)）為原料制備水溶性堿式硫酸鉻[Cr（OH）SO₄]的步驟如下：
（1）酸浸　取一定量含鉻廢渣，加入硫酸，水浴加熱，攪拌，待反應完全后過濾，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH至約2.0．水浴加熱的優(yōu)點是受熱均勻，溫度易于控制．
（2）除鐵　向浸取液鼓入空氣，發(fā)生反應的離子方程式是4Fe²⁺+O₂+4H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．由圖可知，繼續(xù)加氨水，調(diào)節(jié)終點pH為3.0的原因是鐵的去除率很高，而鉻的去除率不是很高．
（3）沉鉻　向除鐵后的溶液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH，生成Cr（OH）₃．Cr³⁺完全沉淀時溶液中c（OH^-）應不小于4×10^-9mol•L^-1．
已知：c（Cr³⁺）＜10^-5 mol•L^-1，即認為沉淀完全；K_sp[Cr（OH）₃]=6.410^-31
（4）合成　采用一步法合成堿式硫酸鉻，干燥即得產(chǎn)品．
（5）檢測　產(chǎn)品中含有微量CrO₄^2-，測定其含量時，可用TBP溶劑萃取溶液中的CrO₄^2-．選擇TBP作為萃取劑的理由是CrO₄^2-在TBP中的溶解度大于其在水中的溶解度，且TBP不溶于水．
Ⅱ．酸性條件下，蔗糖還原重鉻酸鈉也可制備水溶性堿式硫酸鉻．
（1）該反應的化學方程式為：
Na₂Cr₂O₇+NaHSO₄+C₁₂H₂₂O₁₁-→Cr（OH）SO₄+Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑（未配平）
反應中1mol C₁₂H₂₂O₁₁能還原Na₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量是8mol．
（2）將生成液降溫至17℃以下，靜置，過濾，在80℃時蒸發(fā)濾液，得到標準的工業(yè)產(chǎn)品，該產(chǎn)品中混有的主要雜質(zhì)是Na₂SO₄．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）水浴加熱可保持恒定的溫度，防止溫度過高或過低；
（2）亞鐵離子易被氧氣氧化生成鐵離子，由圖可知pH為3.0鐵的去除率較大；
（3）結(jié)合c（Cr³⁺）×c（OH^-）³=Ksp[Cr（OH）₃]計算；
（5）作為萃取劑與離子在不同溶劑中的溶解性差異有關(guān)；
Ⅱ．酸性條件下，蔗糖還原重鉻酸鈉也可制備水溶性堿式硫酸鉻．
（1）根據(jù)反應Na₂Cr₂O₇+NaHSO₄+C₁₂H₂₂O₁₁→Cr（OH）SO₄+Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑可知，C₁₂H₂₂O₁₁中碳的化合價從0價升高到+4價，Na₂Cr₂O₇中鉻從+6價降為+3價，根據(jù)電子得失守恒可計算出1mol C₁₂H₂₂O₁₁能還原Na₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量；
（2）生成液中含有Cr（OH）SO₄、Na₂SO₄，蒸發(fā)濾液后得到Cr（OH）SO₄產(chǎn)品中混有的主要雜質(zhì)是Na₂SO₄．

解答 解：Ⅰ．（1）酸浸取一定量含鉻廢渣，加入硫酸，水浴加熱，攪拌，待反應完全后過濾，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH至約2.0，水浴加熱的優(yōu)點是受熱均勻，溫度易于控制，
故答案為：受熱均勻，溫度易于控制；
（2）除鐵向浸取液鼓入空氣，發(fā)生反應的離子方程式是4Fe²⁺+O₂+4H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，由圖可知，繼續(xù)加氨水，調(diào)節(jié)終點pH為3.0的原因是鐵的去除率很高，而鉻的去除率不是很高，
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；鐵的去除率很高，而鉻的去除率不是很高；
（3）c（Cr³⁺）＜10^-5 mol/L，即認為沉淀完全，K_sp[Cr（OH）₃]=6.4×10^-31，由c（Cr³⁺）×c（OH^-）³=Ksp[Cr（OH）₃]可知Cr³⁺完全沉淀時溶液中c（OH^-）應不小于$\root{3}{\frac{6.4×10{\;}^{-31}}{10{\;}^{-5}}}$=4×10^-9mol/L，故答案為：4×10^-9；
（5）檢測產(chǎn)品中含有微量CrO₄^2-，測定其含量時，可用TBP溶劑萃取溶液中的CrO₄^2-．選擇TBP作為萃取劑的理由是CrO₄^2-在TBP中的溶解度大于其在水中的溶解度，且TBP不溶于水，
故答案為：CrO₄^2-在TBP中的溶解度大于其在水中的溶解度，且TBP不溶于水．
Ⅱ．酸性條件下，蔗糖還原重鉻酸鈉也可制備水溶性堿式硫酸鉻．
（1）根據(jù)反應Na₂Cr₂O₇+NaHSO₄+C₁₂H₂₂O₁₁→Cr（OH）SO₄+Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑可知，C₁₂H₂₂O₁₁中碳的化合價從0價升高到+4價，1mol C₁₂H₂₂O₁₁能失48mol電子，Na₂Cr₂O₇中鉻從+6價降為+3價，1mol Na₂Cr₂O₇能得6mol電子，根據(jù)電子得失守恒可知，1mol C₁₂H₂₂O₁₁能還原Na₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量為8mo，
故答案為：8；
（2）生成液中含有Cr（OH）SO₄、Na₂SO₄，蒸發(fā)濾液后得到Cr（OH）SO₄產(chǎn)品中混有的主要雜質(zhì)是Na₂SO₄，
故答案為：Na₂SO₄．

點評 本題考查制備實驗方案的設(shè)計，為高考考點，把握發(fā)生的反應、溶度積計算、萃取原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗能力的考查，題目難度不大