Question

18．鉻酸鉛俗稱鉻黃，不溶于水．廣泛用于涂料、油墨、漆布、塑料和文教用品等工業(yè)．實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上用鉻污泥（含有Cr₂O₃、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂等）制備鉻黃的工藝流程如下：

（1）操作a的名稱為過(guò)濾．
（2）在浸取過(guò)程中濃鹽酸與Fe₂O₃反應(yīng)的離子方程式Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（3）寫(xiě)出加入30%H₂O₂過(guò)程中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式：3H₂O₂+2CrO₂^-+2OH^-=2CrO₄^2-+4H₂O．
（4）加入Pb（NO₃）₂沉淀CrO${\;}_{4}^{2-}$時(shí)，檢驗(yàn)沉淀是否完全的方法是：靜置分層后，取上層清液，繼續(xù)滴加Pb（NO₃）₂溶液，無(wú)沉淀生成，說(shuō)明沉淀完全．
（5）在廢液中加入10%明礬溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Pb²⁺+SO₄^2-=PbSO₄↓．
（6）由于+6價(jià)鉻的強(qiáng)氧化性，其毒性是+3價(jià)鉻毒性的100倍．因此，必須對(duì)含鉻的廢水進(jìn)行處理，將含Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$的酸性廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽(yáng)極，加入適量的氯化鈉進(jìn)行電解．陽(yáng)極區(qū)生成的Fe²⁺和Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$發(fā)生反應(yīng)，生成的Fe³⁺和Cr³⁺在陰極區(qū)與OH^-結(jié)合生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀除去．
①請(qǐng)分析電解過(guò)程中溶液pH不斷上升的原因：陰極上氫離子得電子生成氫氣，消耗氫離子，而Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺也消耗氫離子，所以溶液的pH不斷上升．
②當(dāng)電路中通過(guò)3mol電子時(shí)，理論上可還原的Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$的物質(zhì)的量為0.25mol．

Answer 1

分析 流程分析可知，鉻污泥（主要成分為Cr₂O₃，雜質(zhì)為Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂）為原料粉碎后在反應(yīng)器中加入濃鹽酸浸取，因二氧化硅不反應(yīng)，經(jīng)過(guò)濾可得到廢渣為二氧化硅，溶液a中含有Fe³⁺、Al³⁺、Cr³⁺等，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH8.5～9.5，可除去Fe³⁺、Al³⁺，得到的廢渣為Al（OH）₃和Fe（OH）₃，在CrO₂^2-溶液中加入過(guò)氧化氫，經(jīng)氧化可得到CrO₄^2-溶液，然后加入Pb（NO₃）₂溶液，可得到PbCrO₄沉淀，過(guò)濾后廢液中含有Pb（NO₃）₂，加入明礬可得到硫酸鉛，以此解答該題．

解答 解：（1）由流程圖可知，操作a是把溶液與不溶物分離，該操作方法為過(guò)濾，
故答案為：過(guò)濾；
（2）氧化鐵是堿性氧化物，與酸反應(yīng)生成鹽和水，離子反應(yīng)方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O； 
（3）由流程圖可知，加入30%H₂O₂的目的是在堿性條件下將CrO₂^-氧化為CrO₄^2-，同時(shí)生成水，反應(yīng)離子方程式為：3H₂O₂+2CrO₂^-+2OH^-=2CrO₄^2-+4H₂O，
故答案為：3H₂O₂+2CrO₂^-+2OH^-=2CrO₄^2-+4H₂O；
（4）檢驗(yàn)沉淀是否完全的方法是：靜置分層后，取上層清液，繼續(xù)滴加Pb（NO₃）₂溶液，無(wú)沉淀生成，說(shuō)明沉淀完全，
故答案為：靜置分層后，取上層清液，繼續(xù)滴加Pb（NO₃）₂溶液，無(wú)沉淀生成，說(shuō)明沉淀完全；
（5）廢液中含有Pb（NO₃）₂，廢液中加入10%明礬溶液目的是將Pb²⁺轉(zhuǎn)化為PbSO₄沉淀，反應(yīng)方程式為2Pb（NO₃）₂+KAl（SO₄）₂=2PbSO₄↓+KNO₃+Al（NO₃）₃，所以離子方程式為：Pb²⁺+SO₄^2-=PbSO₄↓，
故答案為：Pb²⁺+SO₄^2-=PbSO₄↓；
（6）①將含+6價(jià)鉻的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽(yáng)極，加入適量的氯化鈉進(jìn)行電解，陽(yáng)極上鐵失電子生成二價(jià)鐵離子，陰極上氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-═H₂↑或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，而Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺也消耗氫離子，所以溶液的pH不斷上升，
故答案為：陰極上氫離子得電子生成氫氣，消耗氫離子，而Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺也消耗氫離子，所以溶液的pH不斷上升；
②根據(jù)得失電子守恒，列出關(guān)系式為6Fe～～6Fe²⁺～～Cr₂O₇^2-～～電路轉(zhuǎn)移電子數(shù)為12e^-，
所以當(dāng)電路中通過(guò)3mol電子時(shí)，理論上可還原的Cr₂O₇^2-的物質(zhì)的量為：$\frac{3}{12}$mol=0.25mol，故答案為：0.25．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離與提純方法的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榻獯痍P(guān)鍵，注意熟練掌握物質(zhì)分離與提純方法，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>