Question

工业上“中温焙烧——钠化氧化法”回收电镀污泥中的铬已获技术上的突破。其工艺流程如下：

【查阅资料】

①电镀污泥中含有Cr(OH)₃、Al₂0₃、ZnO、CuO、NiO等物质；水浸后溶液中含有Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂ZnO₂等物质；

②Na₂CrO₄转化成Na₂Cr₂O₇离子反应方程式为：2 CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；③Na₂SO₄、Na₂Cr₂O₇、Na₂CrO₄在不同温度下的溶解度如下表：

请回答：

（1）操作①的名称是_______,“水浸”后的溶液呈_______性；

（2）“焙烧氧化”过程中Cr(OH)₃转化成Na₂CrO₄的化学方程式为___________；

（3）滤渣II的主要成分有Zn(OH)₂和X，生成X的离子反应方程式__________；

（4）“酸化浓缩”时，需继续加入H₂SO₄，然后_______、结晶、过滤。继续加入H₂SO₄目的是__________；

（5）以铬酸钠为原料，电化学法制备重铬酸钠的实验装置如图所示。

①阴极发生的电极反应式为：_____________；

②若测定阳极液中Na与Cr的物质的量之比值为d，则此时铬酸钠的转化率为___________。

Answer

过滤碱4Cr(OH)3+ 4 Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2+6H2OAlO2–+H++ H2OAl(OH)3↓蒸发浓缩促使反应2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O平衡向正方向移动2H2O+2e-=2OH-+H2↑(或2H++2e-=H2↑)2-d

【解析】

分析：（1）从盐类水解的角度解答；
（2）氧化焙烧过程中有氧气参加反应，结合质量守恒定律完成方程式；
（3）水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质，加入硫酸调节溶液的pH可得到Zn（OH）2、Al（OH）3沉淀；
（4）水浸后溶液中存在Na2CrO4，加入硫酸发生CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O，从平衡移动的角度分析；
（5）阴极得电子发生还原反应。

解答：（1）操作①是从溶液中分离出滤渣，操作①是的名称是过滤；水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等都为强碱弱酸盐，水解后呈碱性；
（2）氧化焙烧过程中有氧气参加反应，根据质量守恒可知还应生成水，反应的方程式为4Cr(OH)3+ 4 Na2CO3+ 3O24Na2CrO4+4CO2+6H2O
（3）Zn（OH）2、Al（OH）3具有两性，水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质，加入硫酸调节溶液的pH可得到Zn（OH）2、Al（OH）3沉淀，NaAlO2加入酸生成Al（OH）3沉淀的离子方程式为AlO2–+H++ H2OAl(OH)3↓；（4）水浸后溶液中存在Na2CrO4，加入硫酸发生CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O，加入硫酸可使平衡向正反应方向移动，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得到晶体，（5）以铬酸钠为原料，电化学法制备重铬酸钠，阴极发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，

根据铬元素守恒，设开始Na2CrO4的物质的量为a mol，生成Na2Cr2O7的物质的量为x mol

反应结束钠元素的物质的量为2(a－2x)＋2x，铬元素的物质的量为(a－2x)＋2x，则 = d；x=，所以铬酸钠的转化率为 = 2－d。

点睛：

电解过程中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，所以右侧阳极室中钠离子减少。