Question

【題目】鉻(Cr)硬度大抗腐蝕性和耐磨性好，具有廣泛的應用前景一種以鉻鐵礦(含FeCr2O4及少量Al2O3SiO2等)為原料制備金屬鉻的工藝流程如下:

回答下列問題:

(1)“高溫焙燒”中主要反應的化學方程式為____

(2)為提高“水浸”的浸取率，除了適當升高溫度，還可采取的措施是____

(3)“濾渣1”是一種紅棕色固體，為檢驗其中的金屬元素，可選擇的常用試劑是____“濾渣2”的主要成分是__________

(4)“調pH”的目的是____

(5)“熱還原”主要是利用焦炭與重鉻酸鹽得到Cr2O3和另一種固體產物，該固體產物可返回__________工序循環使用

(6)可用鋁熱法還原Cr2O3制備鉻單質，鋁熱反應中鎂帶的作用是____;還可用惰性電極電解硫酸鉻鉀[KCr(SO4)2]溶液制備，陰極的電極反應式為____

Answer 1

【答案】4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+CO2， 適當延長浸取時間或攪拌 鹽酸(或稀硫酸)、KSCN溶液 H2SiO3和Al(OH)3 增大H+濃度，使平衡2+2H+2+H2O方向移動，將Na2CO4轉化為Na2Cr2O7 高溫熔燒 引燃劑(或利用鎂條燃燒放出的熱量引發鋁熱反應) Cr3++3e-= Cr

【解析】

根據流程：鉻鐵礦[主要成分為Fe(CrO2)2，還含有Fe2O3、A12O3、SiO2等雜質]在空氣中與純堿高溫煅燒，發生反應：Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑、SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+CO2，得到含有NaA1O2、Na2SiO3、Na2CrO4、Fe2O3的固體產物，水浸，Fe2O3不溶，濾渣I為Fe2O3，濾液I含有NaA1O2、Na2SiO3、Na2CrO4，通入二氧化碳調節pH值使NaA1O2、Na2SiO3轉化為Al(OH)3和H2SiO3，發生反應：2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3，Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3，則濾渣2為Al(OH)3和H2SiO3，濾液主要含有CrO42-，再次調節pH發生反應：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，將CrO42-轉化為Cr2O72-，用碳作還原劑，熱還原法將Na2Cr2O7轉化為Cr2O3同時生成碳酸鈉和CO，發生反應：Na2Cr2O7+2CNa2CO3+ Cr2O3+CO↑；利用鋁熱法還原Cr2O3制取金屬鉻，據此分析解答。

(1)“高溫焙燒”中主要反應的化學方程式為4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+CO2；

(2)為提高“水浸”的浸取率，除了適當升高溫度，還可采取的措施是適當延長浸取時間或攪拌；

(3)根據分析，濾渣I為Fe2O3，為檢驗其中的金屬元素，先用鹽酸(或稀硫酸)溶解轉化為Fe3+，再加入KSCN溶液，若溶液變為血紅色，則證明含有鐵元素；“濾渣2”的主要成分是Al(OH)3和H2SiO3；

(4)調節pH的目的是增大溶液中H+的濃度，使反應2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O平衡正向移動，使Na2CrO4轉化為Na2Cr2O7；

(5)“熱還原”主要是利用焦炭與重鉻酸鹽得到Cr2O3和另一種固體產物，發生反應：Na2Cr2O7+2CNa2CO3+ Cr2O3+CO↑，該Na2CO3固體產物可返回高溫熔燒工序循環使用；

(6)可用鋁熱法還原Cr2O3制備鉻單質，鋁熱反應中鎂帶的作用是作引燃劑，利用鎂條燃燒放出的熱量引發鋁熱反應；還可用惰性電極電解硫酸鉻鉀[KCr(SO4)2]溶液制備，陰極上電解質溶液中的陽離子放電，根據放電順序，Cr3+在陰極放電，電極反應式為Cr3++3e-= Cr。