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铬酸钙(CaCrO4)俗称钙铬黄,溶于水.广泛用作氧化剂、腐蚀抑制剂、颜料等.铬铁矿中铬的含量为19.5%,其主要成分为FeO•Cr2O3,还含Fe2O3、SiO2、Al2O3等杂质,以该铬铁矿为原料制备钙铬黄
题目详情
铬酸钙(CaCrO4)俗称钙铬黄,溶于水.广泛用作氧化剂、腐蚀抑制剂、颜料等.铬铁矿中铬的含量为19.5%,其主要成分为 FeO•Cr2O3,还含Fe2O3、SiO2、Al2O3等杂质,以该铬铁矿为原料制备钙铬黄的工艺流程
如图1已知:①过氧化氢能将Cr(OH)3氧化为CrO42-.
②金属离子氢氧化物开始沉淀时和沉淀完全时的pH及Ksp如下:
(1)将铬铁矿粉碎的目的是___.
(2)操作I的名称是___,固体a的主要成分是___.
(3)写出浸取时生成Al3+的离子方程式:___.
(4)调节pH的范围是___.
A.3.5〜4.0 B.4.6〜5.4 C.5.9〜7.5
(5)写出H2O2氧化Cr(OH)3生成Na2CrO4的化学方程式___.
(6)当溶液中Al3+开始沉淀时,c(Fe3+)=___.
(7)取粗产品用硝酸酸化,再加水配制成1000mL溶液,取20mL于试管中,通入标准状况下SO2的体积与铬离子(Cr3+)物质的量的关系如图2该工艺流程中铬铁矿中铬的利用率是___.[已知氧化性:CrO42->NO3 (H+)].
如图1已知:①过氧化氢能将Cr(OH)3氧化为CrO42-.
②金属离子氢氧化物开始沉淀时和沉淀完全时的pH及Ksp如下:
氢氧化物 | Ksp | 开始沉淀时的pH | 沉淀完全的pH |
Fe(OH)3 | 2.5×10-38 | 2.3 | 3.5 |
Fe(OH)2 | 1.0×10-15 | 7.5 | 9.5 |
Al(OH)3 | 2.0×10-32 | 4.0 | 5.4 |
Cr(OH)3 | 5.4×10-31 | 4.6 | 5.9 |
(2)操作I的名称是___,固体a的主要成分是___.
(3)写出浸取时生成Al3+的离子方程式:___.
(4)调节pH的范围是___.
A.3.5〜4.0 B.4.6〜5.4 C.5.9〜7.5
(5)写出H2O2氧化Cr(OH)3生成Na2CrO4的化学方程式___.
(6)当溶液中Al3+开始沉淀时,c(Fe3+)=___.
(7)取粗产品用硝酸酸化,再加水配制成1000mL溶液,取20mL于试管中,通入标准状况下SO2的体积与铬离子(Cr3+)物质的量的关系如图2该工艺流程中铬铁矿中铬的利用率是___.[已知氧化性:CrO42->NO3 (H+)].
▼优质解答
答案和解析
铬铁矿中铬的含量为19.5%,其主要成分为 FeO•Cr2O3,还含Fe2O3、SiO2、Al2O3等杂质,以该铬铁矿为原料制备钙铬黄,取10g铬铁矿粉碎后加入浓盐酸浸取,其中FeO•Cr2O3,还含Fe2O3、Al2O3等溶解,得到溶液a为FeCl2、FeCl3、CrCl3、AlCl3溶液,SiO2不溶,操作Ⅰ为过滤操作得到固体a为SiO2,溶液a中加入过量的Na2CO3溶液,调节溶液的pH值,然后加入30%的双氧水,双氧水能氧化亚铁离子生成铁离子、能将Cr(OH)3氧化为CrO42-,根据流程图知,操作2后得到固体e、CrO42-,CrO42-最终得到钙铬黄,所以固体e中含有Al(OH)3、Fe(OH)3,调节溶液pH值时不能得到氢氧化亚铁沉淀即可;
(1)反应物接触面积越大,反应速率越快,粉碎的目的是增大接触面积,提高浸取率,
故答案为:增大接触面积、提高浸取率;
(2)分离溶液和难溶性固体采用过滤方法,所以操作I为过滤;二氧化硅不溶于浓盐酸,所以a为SiO2,
故答案为:过滤;SiO2;
(3)氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水,离子反应方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O,故答案为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
(4)调节pH的目的是将铁离子、铬离子、铝离子都转化为沉淀但不能生成氢氧化亚铁沉淀,所以调节溶液的pH值为5.9〜7.5,
故选C;
(5)H2O2氧化Cr(OH)3生成Na2CrO4,同时生成水,因为有碳酸钠反应,所以还生成二氧化碳,反应方程式为2Cr(OH)3+3H2O2+2Na2CO3=2Na2CrO4+6H2O+2CO2↑,故答案为:2Cr(OH)3+3H2O2+2Na2CO3=2Na2CrO4+6H2O+2CO2↑;
(6)当溶液中Al3+开始沉淀时,溶液中c(OH-)=
mol/L=10-10 mol/L,c(Fe3+)=
=
mol/L=2.5×10-8 mol/L,
故答案为:2.5×10-8mol/L;
(7)CaCrO4被二氧化硫还原生成 Cr3+,消耗二氧化硫体积为20.16mL,n(SO2)=
=9×10-4 mol,根据转移电子守恒得n(CaCrO4)=
=6×10-4 mol,粗产品中Cr元素质量=6×10-4 mol×52g/mol×50=1.56g,铬矿石的质量是10g,则Cr元素质量分数=
×100%=15.6%,所以该工艺流程中铬铁矿中铬的利用率=
×100%=80%,
故答案为:80%.
(1)反应物接触面积越大,反应速率越快,粉碎的目的是增大接触面积,提高浸取率,
故答案为:增大接触面积、提高浸取率;
(2)分离溶液和难溶性固体采用过滤方法,所以操作I为过滤;二氧化硅不溶于浓盐酸,所以a为SiO2,
故答案为:过滤;SiO2;
(3)氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水,离子反应方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O,故答案为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
(4)调节pH的目的是将铁离子、铬离子、铝离子都转化为沉淀但不能生成氢氧化亚铁沉淀,所以调节溶液的pH值为5.9〜7.5,
故选C;
(5)H2O2氧化Cr(OH)3生成Na2CrO4,同时生成水,因为有碳酸钠反应,所以还生成二氧化碳,反应方程式为2Cr(OH)3+3H2O2+2Na2CO3=2Na2CrO4+6H2O+2CO2↑,故答案为:2Cr(OH)3+3H2O2+2Na2CO3=2Na2CrO4+6H2O+2CO2↑;
(6)当溶液中Al3+开始沉淀时,溶液中c(OH-)=
10-14 |
10-4 |
Ksp |
c3(OH-) |
2.5×10-38 |
(10-10)3 |
故答案为:2.5×10-8mol/L;
(7)CaCrO4被二氧化硫还原生成 Cr3+,消耗二氧化硫体积为20.16mL,n(SO2)=
20.16×10-3L |
22.4mol/L |
9×10-4mol×2 |
3 |
1.56g |
10g |
15.6% |
19.5% |
故答案为:80%.
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