Question

以铬铁矿为原料制备铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的工艺流程如下图所示。铬铁矿的主要成分可表示为FeO-Cr₂O₃和杂质SiO₂。

已知：①NaFeO₂遇水强烈水解

②2CrO₄^2－+2H⁺Cr₂O₇^2－+H₂O

回答下列问题：

（1）K₂CrO₄中Cr元素的化合价是________。

（2）完成并配平煅烧铬铁矿生成Na₂CrO₄和NaFeO₂的化学反应方程式________

FeO-Cr₂O₃+  O₂+  NaOH  Na₂CrO₄+NaFeO₂+    ；

该反应的氧化产物是________。

（3）生成滤渣1中红褐色物质的化学反应方程式是____________。滤渣2的成分（填化学式）_______。

(4)滤液2存在平衡:2CrO₄^2-(黄色)+2H⁺Cr₂O₇^2-(橙色)+H₂O。若改变条件使上述平衡向正方向移动,则下列说法正确的是______。

A.达到新平衡后，溶液PH一定增大

B.再达到新平衡前，正反应速率一定大于逆反应速率

C.该反应平衡常数可以不改变

D.达新平衡后，CrO₄^2-的消耗速率等于Cr₂O₇^2-的消耗速率

（5）含铬废水中含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它们会对人体及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。还原沉淀法是常用的一种方法：

①上述流程中还原过程的离子反应方程式为：_______________。

②最终生成的Cr（OH）₃在溶液中存在沉淀溶解平衡：Cr(OH)₃(s)Cr³⁺(aq)+3OH^—(aq)常温下，Cr(OH)₃的Ksp＝1×10^-32，当c(Cr³⁺)降至1×10^-3·mol·L^-1，溶液的pH应调至4时______（填“有”或“没有”）沉淀生成。

Answer

+6 4FeO·Cr2O3+7O2+20NaOH＝8Na2CrO4+4NaFeO2+10H2O Na2CrO4 NaFeO2 NaFeO2+2H2O＝Fe(OH)3↓+NaOH H2SiO3 (或H4SiO4) B、C Cr2O72－+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2O 没有

【解析】试题分析：试题以铬酸钾制备和含铬废水的处理为题材，考查元素化合价、氧化产物、氧化还原反应配平、离子方程式、化学平衡的移动、沉淀溶解平衡的计算等知识。考查考生对工业流程的分析能力和对知识的综合运用能力。

解析：在O2作用下，铬铁矿与NaOH固体煅烧时，除生成Na2CrO4和NaFeO2之外，SiO2也同时反应生成Na2SiO3；水浸时，Na2CrO4、Na2SiO3溶解，NaFeO2水解，滤液1调节pH值后过滤出含Si化合物等杂质得到Na2Cr2O7溶液。

（1）K为+1价，O为-2价，所以Cr为+6价。答案：+6。（2）反应物FeO—Cr2O3中Fe从+2价升高到+3价、Cr从+3价升高到+6价升高3价，共升高7价，生成的Na2CrO4、 NaFeO2是该反应的氧化产物； O2中O从0价降低到-2价降低2价，共降低4价，根据得失电子守恒，参加反应的FeO—Cr2O3化学计量系数为4，O2的化学计量系数为7，即4FeO·Cr2O3+7O2+NaOH→Na2CrO4+NaFeO2+H2O ，再用原子守恒配平其他系数。答案：4FeO·Cr2O3+7O2+20NaOH＝8Na2CrO4+4NaFeO2+10H2O、Na2CrO4 NaFeO2 。（3）滤渣1是水浸时NaFeO2水解生成的不溶物，根据“红褐色”提示，应当是Fe(OH)3；滤渣2是在调节pH时除去Na2SiO3产生的沉淀，只能是H2SiO3或H4SiO4。答案：Fe(OH)3、H2SiO3或H4SiO4。（4）原平衡正向移动可能是增加反应物浓度或降低生成物浓度、或保持温度不变除去部分水、或改变温度。A、若仅增加CrO42-浓度，平衡移动消耗H+，溶液pH增大；若仅增加H+浓度，达到新的平衡时溶液中c(H+)增大，pH减小；若减小产物浓度，平衡移动消耗H+，溶液pH增大；保持温度不变除去部分水平衡正向移动，但是c(H+)增大，pH减小。综上所述，平衡正向移动时，溶液pH不一定增大，A错误。B、达到新的平衡前，反应始终向正反应方向进行，所以正反应速率一定大于逆反应速率，B正确。C、平衡常数只受温度影响，所以如果不是温度导致题目要求的平衡移动，则平衡常数不变，C正确。D、达到平衡时，v(CrO42-)消耗=v(CrO42-)生成，又因为v(CrO42-)生成/2= v(Cr2O72-)消耗，所以v(CrO42-)消耗/2= v(Cr2O72-)消耗，D错误。正确答案：BC。（5）①还原过程中Cr2O72-生成Cr3+，则反应基础关系为Cr2O72-+Fe2+→Cr3++Fe3+，考虑到溶液呈酸性，配平的反应为Cr2O72－+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O ，答案：Cr2O72－+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。②当溶液pH=4时，c(OH-)=10-14/10-4mol/L=1×10-10mol/L，QC=1×10-3×(1×10-10)3=1×10-33<1×10-32，此时没有沉淀生成。答案：没有。

点睛：①氧化还原反应的配平中，一般先根据得失电子配平氧化剂、还原剂，再根据质量守恒配平氧化产物、还原产物，然后进行其他物质的配平。②其他条件不变时，仅增加影响平衡体系的某物质A，平衡向着A减小的方向移动，但是建立新的平衡后，体系中A的含量较原平衡仍然增加。