Question

電鍍污泥中含有Cr（OH）₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì)，工業(yè)上通過“中溫焙燒-鈉氧化法”回收Na₂Cr₂O₇等物質(zhì)．

已知：水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂[也可表示為NaAl（OH）₄]、Na₂ZnO₂等物質(zhì)．
（1）水浸后回收Cu、Ni時(shí)的操作是

 

．水浸后的溶液呈

 

性（“酸”、“堿”、“中”）．
（2）完成氧化焙燒過程中生成Na₂CrO₄的化學(xué)方程式

 

Cr（OH）₃+

 

Na₂CO₃+

 

O₂

高溫  .

 

Na₂CrO₄+

 

 CO₂+

 

H₂O
（3）濾渣Ⅱ的主要成分有Zn（OH）₂、

 

．
（4）已知：①除去濾渣II后，溶液中存在如下反應(yīng)：CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；②Na₂Cr₂O₇、Na₂CrO₄在不同溫度下的溶解度如下表

化學(xué)式	20℃	60℃	100℃
Na2SO4	19.5	45.3	42.5
Na2Cr2O7	183	269	415
Na2CrO4	84	115	126

“系列操作”中為：繼續(xù)加入H₂SO₄，

 

冷卻結(jié)晶，過濾．繼續(xù)加入H₂SO₄目的是

 

．
（5）工業(yè)上還可以在水浸過濾后的溶液（Na₂CrO₄）加入適量H₂SO₄，用石墨做電極電解生產(chǎn)金屬鉻，寫出生成鉻的電極反應(yīng)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,氧化還原反應(yīng)方程式的配平

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,氧化還原反應(yīng)專題

分析：以含有Cr（OH）₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì)的電鍍污泥為原料，烘干后加入碳酸鈉和氧氣高溫灼燒發(fā)生反應(yīng)4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂

高溫  .

4Na₂CrO₄+6H₂O+4CO₂，Al₂O₃+Na₂CO₃

高溫  .

Na₂AlO₃+CO₂↑，ZnO++Na₂CO₃

高溫  .

Na₂ZnO₂+CO₂↑，水浸后過濾得到濾渣CuO、NiO，濾液為Na₂CrO₄，NaAlO₂、Na₂ZnO₂等，調(diào)節(jié)溶液PH沉淀ZnO₂^2-離子和偏鋁酸根離子，過濾得到濾液Na₂CrO₄，濾渣Ⅱ的主要成分有Zn（OH）₂、Al（OH）₃，濾液Na₂CrO₄加入硫酸酸化生成重鉻酸鈉溶液，通過提純得到重鉻酸鈉；
（1）分離固體和液體用過濾的方法；從鹽類水解的角度解答；
（2）氧化焙燒過程中有氧氣參加反應(yīng)，結(jié)合質(zhì)量守恒定律完成方程式；
（3）水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物質(zhì)，加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH可得到Zn（OH）₂、Al（OH）₃沉淀；
（4）水浸后溶液中存在Na₂CrO₄，加入硫酸發(fā)生CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，從平衡移動的角度分析；
（5）生成鉻的電極發(fā)生還原反應(yīng)，CrO₄^2-得到電子生成Cr；

解答： 解：以含有Cr（OH）₃、Al₂O₃、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì)的電鍍污泥為原料，烘干后加入碳酸鈉和氧氣高溫灼燒發(fā)生反應(yīng)4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂

高溫  .

4Na₂CrO₄+6H₂O+4CO₂，Al₂O₃+Na₂CO₃

高溫  .

Na₂AlO₃+CO₂↑，ZnO++Na₂CO₃

高溫  .

Na₂ZnO₂+CO₂↑，水浸后過濾得到濾渣CuO、NiO，濾液為Na₂CrO₄，NaAlO₂、Na₂ZnO₂等，調(diào)節(jié)溶液PH沉淀ZnO₂^2-離子和偏鋁酸根離子，過濾得到濾液Na₂CrO₄，加入硫酸酸化生成重鉻酸鈉溶液，通過提純得到重鉻酸鈉；
（1）CuO、NiO為難溶物，溶液中含有Na₂CrO₄，NaAlO₂、Na₂ZnO₂等，通過水浸后過濾得到濾渣CuO、NiO，回收Cu、Ni；水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂ZnO₂等都為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性，
故答案為：過濾；堿性；
（2）氧化焙燒過程中有氧氣參加反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應(yīng)生成水，反應(yīng)的方程式為4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂=4Na₂CrO₄+4CO₂+6H₂O，
故答案為：4Cr（OH）₃+4Na₂CO₃+3O₂=4Na₂CrO₄+4CO₂+6H₂O；
（3）Zn（OH）₂、Al（OH）₃具有兩性，水浸后溶液中存在Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物質(zhì)，加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH可得到Zn（OH）₂、Al（OH）₃沉淀，
故答案為：Al（OH）₃；
（4）水浸后溶液中存在Na₂CrO₄，加入硫酸發(fā)生CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，加入硫酸可使平衡向正反應(yīng)方向移動，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到晶體，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；促進(jìn)平衡CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O向正反應(yīng)方向移動，盡可能生成更多溶解度更大的Na₂Cr₂O₇；
（5）生成鉻的電極發(fā)生還原反應(yīng)，CrO₄^2-得到電子生成Cr，反應(yīng)的電解方程式為CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O，
故答案為：CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O；

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)的分離提純的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，側(cè)重于分離、提純方案的設(shè)計(jì)和操作，題目難度中等，注意把握題給信息和電極方程式的書寫．