Question

【题目】元素铬(Cr)在自然界主要以+3价和+6价存在。请回答下列问题：

（1）利用铬铁矿(FeOCr2O3)冶炼制取金属铬的工艺流程如图所示：

①为加快焙烧速率和提高原料的利用率，可采取的措施之一是___。

②浸出液的主要成分为Na2CrO4，向“滤液”中加入酸化的氯化钡溶液有白色沉淀生成，则“还原”操作中发生反应的离子方程式为___。

（2）已知25℃时Cr3+恰好完全沉淀时溶液pH为5，（Cr3+浓度降至10-5molL-1可认为完全沉淀）则Cr(OH)3的溶度积常数Ksp=___。

（3）用石墨电极电解铬酸钠(Na2CrO4)溶液，可制重铬酸钠(Na2Cr2O7)，实验装置如图所示(已知：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O)。

①电极b连接电源的__极(填“正”或“负”)，b极发生的电极反应：___。

②电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na+物质的量由amol变为bmol，则理论上生成重铬酸钠的物质的量是___mol。

Answer 1

【答案】将铬铁矿粉碎（或其他合理答案） 8CrO42-+3S2-+20H2O=8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH- 1×10-32 正 2H2O-4e-=O2↑+4H+

【解析】

(1)根据流程：铬铁矿(FeOCr2O3)加入纯碱、通入空气焙烧，得到Na2CrO4，过滤，滤液含有Na2CrO4，加入Na2S还原得到Cr(OH)3，反应为：8CrO42-+3S2-+20H2O=8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH-，加热Cr(OH)3可得到Cr2O3，再用还原剂还原得到Cr，据此分析解答；

(2)已知 Cr3+完全沉淀时溶液pH为5，则此时c(OH-)=1×10-9mol/L，c(Cr3+)=1×10-5mol/L，Cr(OH)3的溶度积常数 Ksp=c(Cr3+)c3(OH-)，据此计算；

(3)①b极得到Na2Cr2O7，则b有反应2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，故b的电极反应为水放电生成氧气和氢离子，据此分析解答；②根据电荷守恒分析计算。

(1)①影响化学反应速率的因素：物质的表面积大小，表面积越大，反应速率越快，为加快焙烧速率和提高原料的利用率，采取的措施可以有将铬铁矿粉碎等，故答案为：铬铁矿粉碎；

②“水浸”要获得浸出液，浸出液的主要成分为Na2CrO4，向“滤液”中加入酸化的氯化钡溶液有白色沉淀生成，说明加入的Na2S被氧化成SO42-，Cr元素由+6价降为+3价，S元素由-2价升到+6价，依据原子守恒和得失电子守恒，反应的方程式为：8CrO42—+3S2-+20H2O=8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH-，故答案为：8CrO42—+3S2-+20H2O=8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH-；

(2)pH为5，c(OH-)=10-9，c(Cr3+)=1×10-5mol/L，则Ksp＝c(Cr3+)c3(OH-)=10-5×(10-9)3=1×10-32，故答案为：1×10-32；

(3)①根据图示，在b极所在电极室得到Na2Cr2O7，根据2CrO42-+2H+Cr2O72—+ H2O，电解过程中b极c(H+)增大，则b极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，因此a是阴极，b是阳极，电极b连接电源的正极，故答案为：正；2H2O-4e-=O2↑+4H+；

②电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na+物质的量由a mol变为b mol，则溶液中移动的电荷为(a-b)mol，所以外电路中转移的电子为(a-b)mol，阳极的电极反应为：2H2O-4e-=O2+4H+，则阳极生成的氢离子为(a-b)mol，根据2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，理论上生成重铬酸钠的物质的量是mol，故答案为：。