“铬”“铬”击破-2025年高考化学一轮复习工业流程专题

“铬”“铬”击破 1．铬 (1)物理性质：银白色金属，由于单电子多，金属键强，故硬度及熔点均高，是硬度最高的过渡金属。由于铬的机械强度好，且有抗腐蚀性能，被用于钢铁合金中。不锈钢中含铬量最高，可达20％左右。许多金属表面镀铬，防锈，光亮 (2)铬的存在和制取 ①存在：铬在自然界中以铬铁矿存在，化学式为Fe(CrO2)2 ②制取：金属铬可以通过铬铁矿FeCr2O4制取，用焦炭还原就可制得铬铁合金。该合金可用作制取不锈钢的原料。FeCr2O4＋4CFe＋2Cr＋4CO。如果要制取不含铁的铬单质，可将铬铁矿与碳酸钠强热而成为水溶性的铬酸盐(其中铁转换为不溶性的Fe2O3)，进一步用水浸取、酸化使重铬酸盐析出。接着加热还原而变为Cr2O3，再用铝等还原就可得到金属铬 (3)化学性质 ①室温下化学性质稳定，潮湿空气中也不会被腐蚀，因此常被用于制作不锈钢和镀铬 ②铬比较活泼，能溶于稀HCl、H2SO4，起初生成蓝色Cr2+溶液，而后为空气所氧化成绿色的Cr3+溶液 铬缓慢地溶于稀盐酸和稀硫酸中，先有铬(II)生成：Cr＋2HCl===CrCl2(蓝色)＋H2↑ 铬(II)在空气中迅速被氧化成铬(III)：4CrCl2＋4HCl＋O2===4CrCl3(绿色)＋2H2O ③铬在冷、浓HNO3中钝化 2．铬的化合物 铬元素的常见价态有＋6、＋3、＋2价。在酸性介质中，Cr2＋具有强的还原性，Cr3＋的还原性较弱，只有用强氧化剂才能将Cr3＋氧化成Cr2O，＋6价铬在酸性条件下以Cr2O存在，具有强氧化性，在碱性介质中以CrO存在 (1)铬(III)的氧化物——Cr2O3：绿色，两性氧化物，既溶于酸，也溶于碱 ①与酸反应：Cr2O3＋3H2SO4===Cr2(SO4)3＋3H2O [Cr2(SO4)3为无水盐为玫瑰色粉末] ②与碱反应：Cr2O3＋2NaOH===2NaCrO2(绿色)＋H2O (2)铬(III)的氢氧化物——Cr(OH)3：灰蓝色，两性氢氧化物，既溶于酸，也溶于碱 ①与酸反应：Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O ②与碱反应：Cr(OH)3＋OH－===CrO＋2H2O或Cr(OH)3＋OH－===Cr(OH)(绿色) Cr2O3和Cr(OH)3显两性， 其转化关：Cr3＋(紫色)Cr(OH)3(灰蓝色)[Cr(OH)4]－(绿色) 反应的离子方程式 ①Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓ ②Cr(OH)3＋OH－===[Cr(OH)4]－，Cr3＋＋4OH－===[Cr(OH)4]－ ③[Cr(OH)4]－＋H＋===Cr(OH)3↓＋H2O ④Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O，[Cr(OH)4]－＋4H＋===Cr3＋＋4H2O (3)Cr(Ⅲ)的还原性 在酸性条件下以Cr3＋存在，碱性条件下以Cr(OH)3、[Cr(OH)4]－(或CrO)存在。 ①Cr3＋在酸性条件下是稳定的，只能被强氧化剂氧化，如： 2Cr3＋＋3PbO2＋H2O===3Pb2＋ ＋Cr2O＋2H＋。 但在碱性条件下能被氧化成CrO，2Cr3＋＋3H2O2＋10OH－===2CrO＋8H2O。 ②在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrO)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐CrO，如： 2CrO＋3H2O2＋2OH－===2CrO＋4H2O， 2CrO＋3Na2O2＋2H2O===2CrO＋6Na＋＋4OH－。 (3)铬(VI)化合物 ①存在形式与转化 CrO Cr2O CrO3 CrO22+ 黄色 橙色 红、针状 深红 a．碱中单聚酸根CrO42－，酸中二聚Cr2O72－：2CrO＋2H+ ===Cr2O＋H2O K = 1.0×1014 b．强酸中以CrO3形式存在。例如，配制洗液时 H2SO4 (浓)与 K2Cr2O7混合，就有CrO3红色针状晶体析出 K2Cr2O7＋2H2SO4 (浓)===2 KHSO4＋2CrO3＋H2O c．酸性过强时铬(VI)以CrO22+离子形式存在。CrO22+称为铬氧基，或铬酰基 。CrO2Cl2是深红色液体，其形 态象溴，易挥发。K2Cr2O7和KCl粉末相混合，滴加浓H2SO4，加热则有CrO2Cl2挥发出来 K2Cr2O7＋4KCl＋3H2SO4===2CrO2Cl2↑＋3K2SO4＋3H2O ②铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O和CrO存在下列平衡 2CrO(黄色)＋2H＋Cr2O(橙红色)＋H2O 在酸性条件下，主要以Cr2O形式存在，在碱性条件下，上述平衡逆向移动，主要以CrO形式存在 ③Cr(Ⅵ)的氧化性：K2Cr2O7及K2CrO4均为＋6价铬的化合物，具有强氧化性，在酸性溶液中，Cr2O具有强氧化性，在酸性条件下的还原产物均为Cr3＋；但在碱性溶液中CrO的氧化性要弱的多 Cr2O＋3SO＋8H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O Cr2O＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O， Cr2O＋6Cl－＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 2CrO＋3SO＋10H＋===2Cr3＋＋3SO＋5H2O 1．（2023上·山东济宁·高二济宁一中校考阶段练习）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。 (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 (填化学式)。 (2)“沉淀”步骤中主要生成的滤渣为 (填化学式)。 (3)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以和的形式沉淀，该步需要控制溶液的的原因为 。 (4)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到沉淀，在时溶解为的离子方程式为 。 (5)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠溶液，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 ；的性质与相似，写出与溶液反应的离子方程式 。 2．（2024上·云南·高一云南师大附中校考期末）铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为1857℃。工业上以铬铁矿[主要成分是]为原料冶炼铬的流程如图所示： 已知：是一种难溶于水的沉淀。 (1)①中各元素化合价均为整数，则铬为 价。 ②高温氧化时反应的化学方程式为 。 ③上述流程中的作用是 。 ④操作a由两种均发生了化学反应的过程构成，其内容分别是 、铝与铬的氧化物反应。 (2)和都是两性氢氧化物，请写出与反应的离子方程式： 。 (3)水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。转化为重要产品磁性铁铬氧体()：先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气(氧化部分)并加入，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。 ①写出在酸性条件下被还原为的离子方程式： 。 ②若处理含(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗，则当铁铬氧体中时，铁铬氧体的化学式为 。 3．（2024·四川绵阳·统考二模）重铬酸钠()广泛应用于医药和印染行业，用含铬矿渣(主要成分是，还含有少量和)制备的流程如下： 已知：室温下，；、。 回答下列问题： (1)含铬矿渣“灼烧”过程中，将转化为 (填化学式)。而将氧化为，其化学方程式中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (2)“浸取”所得的滤渣中含量最多的金属元素是 。下列措施能显著提高浸取率的方法是 。 A．搅拌            B．增加水量             C．升高温度         D．增大压强 (3)室温下“中和除铝”：。控制 ，可保证恰好沉淀完全(溶液中浓度为)。此步骤中也可选用“灼烧”步骤产生的 (填化学式)代替。 (4)“酸化”步骤主要发生的离子反应方程式为 。 (5)三氧化铬()常用于做鞣革织物媒染剂，可用固体与浓硫酸反应制取，产物中有一种显酸性的盐，写出该化学反应方程式 。 4．（2023上·湖北十堰·高二郧西县第一中学校联考阶段练习）铬的化合物应用广泛，工业上以铬铁矿(含、氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠的工艺流程如下图。已知：①中化合价为+3；②焙烧的目的是将转化为，并将、氧化物转化为可溶性钠盐。 请回答下列问题： (1)基态铬原子的价电子排布式为 。 (2)为了提高焙烧效果，可采取的一种措施是 (3)浸取所得的滤渣为，由此推断焙烧时发生反应的主要化学方程式为： 。 (4)常温下，矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度的常用对数与的关系如图所示。当溶液中可溶性组分浓度时，可认为已除尽。则“中和”时的理论范围为 ；“酸化”过程中的离子方程式为 。 (5)工业上常用电解法处理含的酸性废水，用金属铁阳极、石墨作阴极，一段时间后产生和沉淀。若电解后溶液中，则 。(已知，可从第(4)小题图中计算得出)。 (6)电解法处理含的酸性废水，下列有关原理的说法中正确的是(填序号)：_____。 A．阳极反应为： B．电解过程中溶液不会变化 C．如果石墨作阳极，电解过程不变 D．电路中每转移电子，最多有被还原 5．（2023上·江苏泰州·高三泰州中学校联考阶段练习）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。 回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 。(填化学式)。 (2)水浸渣中主要有和 。 (3)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以和的形式沉淀，该步需要控制溶液的以达到最好的除杂效果，其原因是 。 (4)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠()溶液。 ①写出还原的离子方程式： 。 ②若用过氧化氢还原过程中还会生成较稳定的蓝色的过氧化铬(，为+6价)。分子中存在过氧键，其结构式可表示为 。 (5)为研究净水剂聚合硫酸铁组成，某化学兴趣小组取一定量聚合硫酸铁样品与足量盐酸反应，所得溶液平均分为两份。一份溶液中加入足量的溶液，得到白色沉淀。另一份溶液，先将还原为，再用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。求值 。(写出计算过程)(已知：。) 6．（2023·山东·校联考模拟预测）CrCl3是重要的化工试剂，用高铝铬铁矿(主要含Cr2O3和Al2O3，还含Fe2O3、FeO、MgO、SiO2)制取CrCl3的流程如下： 已知：① ②相关金属离子在不同浓度下生成氢氧化物沉淀的如图： 回答下列问题 (1)滤渣1主要成分是 ，滤渣2主要成分是 。 (2)试剂X可选用 ，简述该流程设计添加X的好处与不好之处，好处是 ，不好之处是 。 (3)“操作I”为过滤、洗涤，则证明沉淀洗涤干净的操作方法是 。 (4)蒸发结晶操作应在 条件下进行 (5)硼化铬(CrB)可用作耐磨、抗高温氧化涂层和核反应堆中的中子吸收涂层，硼化铬是在650℃时由金属镁与硼、氯化铬的混合物制得的，写出该反应的化学方程式： 。 7．（2023上·河南信阳·高三信阳高中校考阶段练习）氧化铬(Cr2O3)可用作着色剂、分析试剂、催化剂等。以含铬废料(含FeCr2O4、MgO、SiO2、Al2O3等)为原料制备氧化铬的一种流程如图所示： 已知： ①烧渣的成分为Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3、Fe2O3、MgO ②部分物质的溶解度曲线如下： 回答下列问题： (1)“酸溶”时加入过量H2SO4，滤渣1的主要成分是 (填化学式)。 (2)“除镁”工序不能在陶瓷容器中进行的原因是 。 (3)“转化”时加入适量H2SO4的作用是 (用化学用语和文字描述)。 (4)“煅烧”反应生成的气体中含有  种单质，写出该反应的化学方程式： 。 (5)“系列操作”具体指 ，并将所得滤液降温结晶、过滤、洗涤。 (6)下列哪种冶炼方法可由Cr2O3制得单质铬 。 A、电解法            B、热还原法         C、分解法 (7)铬的基态原子价电子排布式为 ，已知单质铬的 种原子堆积方式如图所示，若铬原子半径为rpm，阿伏加德罗常数的值为NA，则单质铬的密度为 g·cm-3(列出计算式即可)。 8．（2023上·河北衡水·高三河北冀州中学校考期中）铬和钒具有广泛用途，铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如图所示： 已知：最高价含铬酸根在酸性介质中以形式存在，在碱性介质中以形式存在。 回答下列问题： (1)若铬钒渣中铬的含氧酸盐为，则“煅烧”过程中发生反应的化学方程式为 ，若在实验室中进行煅烧铬钒渣， (填“能”或“不能”)用陶瓷坩埚，理由是 (用化学方程式表示)。 (2)铁元素在周期表中的位置为 ，其基态原子价电子排布式为 ；是 (填“酸性”、“碱性”或“两性”)氧化物。 (3)“沉淀”步骤中生成反应的离子方程式为 。 (4)“还原”步骤中加入溶液，该步反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 9．（2023上·黑龙江大庆·高三肇州县第二中学校考阶段练习）从钒铬锰矿渣(主要成分为、、)中提铬的一种工艺流程如图： 已知：pH较大时，二价锰[](在空气中易被氧化。回答下列问题： (1)用溶液制备胶体的化学方程式为 。 (2)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[]与pH关系如图1，已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中，“沉钒”过程控制，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为 (填化学式) (3)某温度下，、的沉淀率与pH关系如图2，“沉铬”过程最佳pH为 ；在该条件下滤液B中 【近似为，的近似为】。 (4)“转化”过程中生成的离子方程式为 。 (5)“提纯”过程中的作用为 。 10．（2023上·广西·高三统考阶段练习）铬元素是一种重金属元素，工业上处理含铬废水并将其资源化的工艺有多种，其中还原法和氧化法的工艺流程如下图所示： 回答下列问题。 (1)①“还原”时，加入H2SO4酸化的目的是将废水中的转化为，用硫酸而不用盐酸，原因是 。 ②“还原”时，加入Na2SO3溶液，发生反应的离子方程式为 。下列溶液中可以代替上述流程中Na2SO3溶液的是 (填选项标号)。 A．NaHCO3溶液        B．FeSO4溶液    C．MnO2粉末    D．Na2S2O3溶液 (2)25°C时，Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-31。“中和”过程中，溶液中Cr3＋离子浓度为6.3×10-7mol/L时，pH= 。 (3)“调pH”时，为提高含铬废水中Cr3＋离子沉淀速率，可采取的措施有 (任写两种)。 (4)写出“氧化”时发生反应的化学方程式为 。 (5)“沉淀”时，加入的Ba(NO3)2溶液比理论值稍过量的目的是 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．(1)Na2CrO4 (2)Al(OH)3 (3)pH过小时，磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致减少，除磷率减小，同时可能产生硅酸胶状沉淀不易处理；pH过大时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致除硅率减小，同时溶液中铵根离子浓度降低导致无法完全沉淀，除磷率减小 (4) (5) 2:3 【分析】由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠和空气中煅烧，将钒、铬、铁、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有氧化铁的滤渣；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到强氧化铝滤渣；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和沉淀，过滤得到含有MgSiO3、的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。 【详解】（1）最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。故煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠Na2CrO4； （2）沉淀步骤调pH到弱碱性的目的是将Al元素转化为氢氧化铝沉淀； （3）由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和沉淀，若溶液pH<9时，磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不易处理；若溶液pH>9时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致除硅率减小，同时溶液中铵根离子浓度降低导致无法完全沉淀，除磷率减小； （4）将溶液pH调到1.8左右得到沉淀，在时和溶液氢离子反应生成和水，离子方程式为； （5）最高价铬酸根在酸性介质中以存在，由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应中铬化合价由+6变为+3，硫元素化合价由+4变为+6，结合电子守恒可知，反应的离子方程式为，则反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:3；的性质与相似，则与溶液反应的生成，离子方程式。 2．(1) +3 作还原剂，将Cr从+6价还原为+3价 受热分解生成 (2) (3) 【分析】铬铁矿中加入碳酸钠并通入氧气，高温下将氧化得到、，同时生成，将得到的固体溶于水得到溶液，加入发生氧化还原反应，铬元素被还原生成沉淀，过滤后灼烧，得到，利用铝热反应制备金属铬，据此解答。 【详解】（1）①中Fe元素为价、O元素为价，由化合价代数和为0，可知Cr元素的化合价为。 ②加入碳酸钠，高温氧化，可生成、、，根据氧化还原规律配平可得反应的方程式为：。 ③的作用是作还原剂，将Cr从价还原为价。 ④操作a是受热分解生成，再和Al发生铝热反应生成氧化铝和Cr。 （2）和是两性氢氧化物，性质与氢氧化铝相似，与反应时生成钠盐，方程式为：。 （3）①在酸性条件下被还原为，同时被氧化为，根据氧化还原规律配平可得反应的离子方程式为：。 ②结合铁铬氧体中，确定铁铬氧体中和，在铬铁氧体中各元素的化合价代数和为0，设的物质的量，则，解得：，则，所得铁铬氧体的化学式为。 3．(1) (2) (3) 8.37 (4) (5) 【分析】含铬矿渣加入碳酸钠“灼烧”，将转化为，氧化为，加水溶解除去不溶的，滤液加入硫酸调节pH，使铝转化为氢氧化铝除去，再加入硫酸酸化，使转化为，蒸发结晶得到，同时生成副产物硫酸钠，据此解答。 【详解】（1）含铬矿渣“灼烧”过程中，和碳酸钠反应转化为，被氧化为，反应中中Cr由+3价升高为+6价，O2中O由0价降低为-2价，根据得失电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为。 （2）灼烧过程中不反应，且不溶于水，所得滤渣主要是，故滤渣中含量最多的金属元素是Fe；该反应在溶液中进行，搅拌、升高温度能显著提高浸取率，故选AC。 （3）①，； ②，； ③，； 可得②=-①-③，则K2==，，，所以，则pH=8.37。“灼烧”步骤生成，此步骤中也可选用“灼烧”步骤产生的代替。 （4）“酸化”步骤主要发生的离子反应方程式为。 （5）用固体与浓硫酸反应制取，所得显酸性的盐为硫酸氢钠，该化学反应方程式。 4．(1) (2)将矿料粉碎或适当提高焙烧温度或使用沸腾炉等其它合理答案均给分 (3) (4) 或 (5) (6)AD 【分析】该工艺流程原料为铬铁矿主要成分为 (含、氧化物等杂质)，产品为红矾钠，流程主线中的主元素为。铬铁矿、纯碱通入氧气焙烧将转化为，并将、氧化物转化为可溶性钠盐，加入水浸取除去不溶性杂质，滤液加入稀硫酸“中和”除去硅、铝等元素，滤液继续加入稀硫酸酸化，将转变为，蒸发结晶分离出副产品、冷却结晶得到红矾钠。 【详解】（1）铬为24号元素，基态铬原子的价电子排布； （2）为了提高焙烧效果，可采取的措施有将矿料粉碎，增加反应物的接触面积；适当提高焙烧温度，增大反应速率；使用沸腾炉等 （3）中化合价为+3价，则铁元素化合价为+2价，焙烧后得到的中化合价为+6价，及产物中铁元素化合价为+3价，说明发生氧化反应，故有氧气参加反应作氧化剂，故化学方程式为； （4）由流程可知，“中和”的目的是通过调节，除去溶液中、，使其浓度，且不能转化为，结合题中图像可知，的理论范围为； 继续加入稀硫酸酸化，是将转变为，故离子反应为； （5）恰好完全沉淀时溶液的=3.0，即，，则，时，，则； （6）电解原理为金属铁阳极，阳极发生氧化反应，阴极石墨电极，电极反应为，在电解质溶液中发生还原的生成和沉淀。 A．阳极电极材料是铁，为活性电极，阳极反应为：，A正确； B．阴极电极反应为，电解质溶液中发生，电解过程中溶液会发生变化，B错误； C．如果石墨作阳极，阳极电极反应，溶液中的不会被处理，C错误； D．电路中每转移电子，阳极发生，有6mol生成，溶液中发生，有被还原，D正确； 答案选AD。 5．(1) (2) (3)若时，磷酸根浓度降低，会导致无法完全沉淀；同时可能产生硅酸胶体不宜处理，时，会导致生成，镁离子浓度不能形成沉淀导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根子离子浓度降低导致无法完全沉淀 (4) (5)4:2:5 【分析】铬钒渣在、NaOH作用下通入空气高温焙烧，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐、，铝、硅、磷等的化合物转化为、、，铁的化合物转化为，加水浸取熔渣，过滤，水浸渣中主要有和，水浸液中含有、、、、，加入稀硫酸调溶液的pH到弱碱性时转化为沉淀，过滤得到含有的滤渣，再加入和除硅和磷，使硅、磷分别转化为、沉淀，过滤除去沉淀得到含有、的滤液，加入稀硫酸将溶液pH调到1.8左右得到沉淀，转化为，其具有强氧化性，与加入的反应生成，调pH使转化为沉淀，达到分离提取铬和钒目的，据此分析解答。 【详解】（1）题目给出已知：最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在；所以煅烧过程中，铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐主要为。 （2）由分析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化铁。 （3）由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为和沉淀，若溶液pH<9时，磷酸根会与反应使其浓度降低导致无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；若溶液pH>9时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致无法完全沉淀。 （4）①由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为：； ②分子中存在过氧键，由于Cr为+6价，则其中与Cr相连的氧原子的化合价为1个-2价，4个-1价，其结构式可表示为：。 （5）一份溶液中加入足量的溶液，得到白色沉淀1.7475g，该白色沉淀为硫酸钡，所以；另一份溶液，先将还原为，再用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液50.00ml，由反应方程式可得关系：；由电荷守恒可得：，所以；所以。 6．(1) (2) 或 将铁一起沉淀，便于以后的利用 增加成本 (3)取适量最后一次洗涤的滤液于试管中，加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀生成 (4)氯化氢气流 (5) 【分析】高铝铬铁矿与硫酸反应，不反应，滤渣1是，酸溶后溶液中加入氧化剂X，将氧化，调后从沉淀图分析，剩余约，这显然与提取的设计不符，应当进入溶液，考虑到容易配位，因此推测转化为配合物，转化成氢氧化物沉淀，故滤渣2为、。调后铬元素从溶液中分离出来了，生成沉淀，加入盐酸生成溶液，在氯化氢气氛中蒸发结晶的产品。溶液容易水解，因此蒸发结晶操作应在氯化氢气流进行，据此分析解题。 【详解】（1）由分析可知，滤渣1主要成分是SiO2，滤渣2主要成分是Al(OH)3、Fe(OH)3，故答案为：SiO2；Al(OH)3、Fe(OH)3； （2）由分析可知，试剂X作氧化剂，将Fe2+氧化为Fe3+，以便后续步骤中能一次性将Al3+和Fe3+沉淀除去，则试剂X可选用Cl2和H2O2，由题干图示信息可知，若不将Fe2+氧化为Fe3+，则导致Fe2+和Cr3+无法一次性分离，故该流程设计添加X的好处与不好之处，好处是将铁一起沉淀，便于以后的利用，不好之处是：需要添加H2O2、Cl2等，而增加成本；故答案为：Cl2或H2O2；将铁一起沉淀，便于以后的利用；增加成本； （3）由题干工艺流程图可知，“操作I”为过滤、洗涤，证明沉淀洗涤干净的操作方法即检验最后一次洗涤滤液中是否含有硫酸根或者铵根离子，具体方法为：取适量最后一次洗涤的滤液于试管中，加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀生成，说明沉淀洗涤干净，故答案为：取适量最后一次洗涤的滤液于试管中，加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀生成； （4）由于CrCl3+3H2OCr(OH)3+3HCl，HCl易挥发，故蒸发结晶操作应在氯化氢气流条件下进行，以抑制CrCl3水解，制得纯净的无水CrCl3，故答案为：氯化氢气流； （5）硼化铬是在650℃时由金属镁与硼、氯化铬的混合物制得的，根据氧化还原反应配平可得，该反应的化学方程式为：，故答案为：。 7．(1)H2SiO3 (2)防止NH4F受热分解，且加热促进NH4F水解，防止生成的HF腐蚀陶瓷 (3)促进的平衡正向移动，使充分转化为 (4) (5)蒸发浓缩、趁热过滤 (6)B (7) 3d54s1 【分析】由题给流程可知，将含铬废料与氢氧化钠固体充分研磨后，通入氧气，在高温条件下焙烧得到含有Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3、Fe2O3、MgO的烧渣；向烧渣中加入稀硫酸酸溶，其中NaAlO2、Fe2O3、MgO与稀硫酸反应生成可溶性的硫酸盐，Na2SiO3与稀硫酸反应生成硅酸沉淀，过滤得到含有硅酸的滤渣1和含有Na2CrO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、MgSO4的滤液1；调节滤液1的pH，使Fe3+、Al3+转化Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀，过滤得到含有Fe(OH)3和Al(OH)3的滤渣2和含有Na2CrO4、MgSO4的滤液2；向滤液2中加入NH4F溶液，将镁离子转化MgF2沉淀，过滤得到含有MgF2的滤渣3和含有Na2CrO4的滤液3，向滤液3中先后加入稀硫酸、硫酸铵溶液，将铬酸钠转化重铬酸铵，煅烧重铬酸铵固体制得氧化铬，据此分析解题。 【详解】（1）由分析可知，向烧渣中加入稀硫酸酸溶，其中偏铝酸钠、氧化铁、氧化镁与稀硫酸反应生成可溶性的硫酸盐，硅酸钠与稀硫酸反应生成硅酸沉淀，过滤得到含有硅酸的滤渣1，故答案为H2SiO3，故答案为H2SiO3。 （2）NH4F受热易分解，且升高温度会促进NH4F在溶液中的水解程度，水解生成的氟化氢能与陶瓷中的二氧化硅反应使陶瓷受损，所以除镁工序时控制温度不能过高，且不能在陶瓷容器中进行，故答案为防止NH4F受热分解，且加热促进NH4F水解，防止生成的HF腐蚀陶瓷。 （3）铬酸根离子在溶液中存在如下平衡：，转化时加入适量稀硫酸，溶液中的氢离子浓度增大，平衡向正反应方向移动，有利于铬酸根离子充分转化为重铬酸根离子，故答案为促进的平衡正向移动，使充分转化为。 （4）焙烧过程发生FeCr2O4、O2与NaOH在高温下发生氧化还原反应生成Na2CrO4、Fe2O3和H2O，反应中FeCr2O4为还原剂、O2为氧化剂，由得失电子守恒可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为，反应方程式为，故答案为。 （5）转化时加入硫酸铵溶液发生的反应为重铬酸钠溶液与硫酸铵溶液反应生成重铬酸铵和硫酸钠，由溶解度曲线知，硫酸钠溶解度随温度升高而降低，则为使硫酸钠完全析出，系列操作为蒸发浓缩、趁热过滤，故答案为蒸发浓缩、趁热过滤。 （6）Cr2O3亦可被非金属还原，和碳反应，产生铬单质并放出碳的氧化物，故答案选B。 （7）铬的基态原子价电子排布式为3d54s1；根据堆积方式可知：8个顶点和体心有铬原子，则该堆积方式的名称是体心立方堆积；设晶胞参数为d pm，由图可知，晶胞体对角线长为4rpm，故有，，晶胞体积为，一个晶胞中有2个铬原子，质量为，故，故答案为3d54s1；。 8．(1) 不能 (2) 第四周期第Ⅷ族 3d64s2 碱性氧化物 (3) (4)2：3 【分析】铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，加入Na2CO3、通入空气进行煅烧，将铁元素转化为Fe2O3，硅元素转化为Na2SiO3，铬元素转化为Na2CrO4；加入H2O浸取，得到Fe2O3；过滤后，往滤液中加入稀硫酸，生成H2SiO3沉淀；过滤后，往滤液中加入MgSO4溶液、(NH4)2SO4溶液，生成MgSiO3、MgNH4PO4沉淀；过滤后，往滤液中加入稀硫酸调节溶液的pH，将V转化为V2O5；过滤后，往滤液中加入Na2S2O5溶液，并调节pH，生成Cr(OH)3沉淀。 【详解】（1）若铬钒渣中铬的含氧酸盐为NaCrO2，则“煅烧”过程中NaCrO2转化为Na2CrO4，发生反应的化学方程式为。陶瓷中含有的SiO2能与Na2CO3发生反应，若在实验室中进行煅烧铬钒渣，不能用陶瓷坩埚，理由是：Na2CO3能与陶瓷坩埚中的SiO2发生反应； （2）Fe是26号元素位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族，基态铁原子的价电子电子排布式为3d64s2，氧化铁能和酸反应生成盐和水属于碱性氧化物； （3）“沉淀”步骤中，Na2SiO3溶液中加入稀硫酸，生成H2SiO3沉淀，离子方程式为； （4）“还原”步骤中加入溶液发生：，该步反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：3。 9．(1)FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl (2) (3) 6.0 1×10-6 (4) (5)防止pH较大时，二价锰[]被空气中氧气氧化为MnO2，附在Cr(OH)3的表面，使产物不纯 【分析】本流程的目的是除矾杂质，将铬转化为Cr2O3，将锰转化为MnO2，利用Fe(OH)3胶体将钒沉淀后，过滤，向滤液中加入NaOH溶液，将Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀，过滤后向固体A中加入Na2S2O3溶液提纯，防止Mn2+在pH较大时被氧化为MnO2附在Cr(OH)3表面，提纯后煅烧Cr(OH)3即可获得Cr2O3；同时将两份滤液合并，再加入H2O2、NaOH溶液，将Mn2+转化为MnO2。 【详解】（1）用FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体时向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，促进FeCl3水解制备Fe(OH)3胶体，则化学方程式为：FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl； （2）常温下，已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中，，则lgc总(V)=lg0.01=-2， “沉钒”过程控制pH=3，此时五价钒粒子的存在形态为，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为； （3）“沉铬”过程要求Cr(Ⅲ)沉淀率要高，Mn(Ⅱ)沉淀率要低，则最佳pH为6.0；在该条件下滤液B中c(H+)=10-6mol⋅L-1，c(OH-)=10-8mol⋅L-1，则； （4）“转化”过程Mn2+在碱性环境下被H2O2氧化为MnO2，则离子方程式为； （5）因为Cr(OH)3沉淀中混有MnO2，加入Na2S2O3溶液将MnO2还原为Mn2+，所以“提纯”过程中Na2S2O3的作用为：防止pH较大时，二价锰[Mn(Ⅱ)]被空气中氧气氧化为MnO2，附在Cr(OH)3表面，使产物不纯。 10．(1) Cr2O在酸性溶液中有较强氧化性，会氧化Cl-生成Cl2 Cr2O+3SO+8H+=2Cr3++4H2O+3 B、D (2)6 (3)搅拌混合液、适当加热、提高氢氧化钠溶液浓度等(任写两种即可) (4)2Cr(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2CrO4+3NaCl+5H2O (5)提高钡离子浓度，平衡向沉淀方向移动，让铬酸根离子充分沉淀，提高铬元素的回收率 【分析】根据题中图示，上方流程为含铬废水先加入H2SO4酸化，再加入Na2SO3固体，先发生转化，随后发生反应，加入碳酸钠调节，中和pH，发生反应，过滤获得Cr(OH)3，经煅烧，得到氧化铬，加铝发生置换反应，获得单质铬； 【详解】（1）①由分析可知，“还原”时，先加入硫酸将废水中的转化为,由于盐酸具有还原性，能与发生氧化还原反应生成有毒的氯气，污染空气，不能用盐酸替代硫酸酸化； 故答案为：在酸性溶液中有较强氧化性，会氧化Cl-生成Cl2； ②“还原"时，反应的离子方程式为； 故答案为：； ③述流程中Na2SO3的作用是把还原为Cr3+，选项中的FeSO4和Na2S2O3具有还原性； 故答案为：BD； （2）“中和”时，加入Na2CO3调节溶液的pH使Cr(OH)3沉淀，此时的溶液为Cr(OH)3的饱和溶液，则Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)·c3(OH-)，当c(Cr3+)=6.3×10-7mol/L，可得c(OH-)=1.0×10-8mol/L，即pH=6； 故答案为：6； （3）为提高反应速率，可搅拌混合液、适当加热、提高氢氧化钠溶液浓度等； 故答案为：搅拌混合液、适当加热、提高氢氧化钠溶液浓度等； （4）加NaOH调节pH后，溶液中Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓，“氧化”时，发生反应的化学方程式为2Cr(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2CrO4+3NaCl+5H2O； 故答案为：2Cr(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2CrO4+3NaCl+5H2O； （5）根据沉淀溶解平衡可知，提高钡离子浓度，平衡向沉淀方向移动，减少铬酸根离子的溶解度，提高铬元素的回收率； 故答案为：提高钡离子浓度，平衡向沉淀方向移动，让铬酸根离子充分沉淀，提高铬元素的回收率。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$