Question

利用熔融碱焙烧工艺可从铝热法生产金属铬所得铬渣（Al、Al₂O₃、Cr₂O₃等）中浸出铬和铝，实现铬和铝的再生利用。其工作流程如下：

提示：2CrO₄^2-+2H⁺ Cr₂O₇^2-+H₂O

（1）写出过程I中铝发生的离子方方程式_______________。

（2）溶液1中的阴离子有CrO₄^2-、 ___________。

（3）过程I中，Cr₂O₃参与的反应中，若生成0.4 mol CrO₄^2-，消耗氧化剂的物质的量是________。

（4）通入CO₂调节溶液pH实现物质的分离。

①滤渣A煅烧得到Al₂O₃，其可用来冶炼Al，冶炼Al原理___________。

②滤渣B受热分解所得物质可以循环利用，B是___________。

（5）过程II的目的是得到K₂Cr₂O₇粗品，粗品再重结晶可制得纯净的K₂Cr₂O₇。

不同温度下化合物的溶解度（g/100gH₂O）

化合物名称	0℃	20℃	40℃	60℃	80℃
NaCl	35.7	36.0	36.6	37.3	38.4
KCl	28.0	34.2	40.1	45.8	51.3
K2SO4	7.4	11.1	14.8	18.2	21.4
K2Cr2O7	4.7	12.3	26.3	45.6	73.0
Na2Cr2O7	163	183	215	269	376

结合表中数据分析，过程II得到K₂Cr₂O₇粗品的操作是：_______________，过滤得到K₂Cr₂O₇粗品。

Answer

2Al+2OH-+2H2O= 2AlO2-+3H2↑ AlO2－、OH－ 0.3 mol 2Al2O3（熔融） 3O2↑+ 4Al NaHCO3 向滤液3中加入稀盐酸和KCl固体后，蒸发浓缩、降温结晶

【解析】试题分析：本题考查工艺流程的分析，涉及离子方程式和化学方程式的书写，氧化还原反应的计算，物质的分离、提纯，图表数据的分析。根据铬渣的成分以及图示，过程I中Al、Al2O3与NaOH反应生成NaAlO2，Cr2O3被氧化成Na2CrO4，水浸后的溶液1中含Na2CrO4、NaAlO2和过量NaOH；溶液1中通入CO2调pH=9，NaAlO2与CO2反应生成Al（OH）3沉淀，滤渣A的成分为Al（OH）3；滤液2中通入CO2调pH=6，部分Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，滤渣B受热分解所得物质可循环利用，结合CO2与NaAlO2的反应和流程，过滤得到的滤渣B的主要成分为NaHCO3。

（1）过程I中Al与NaOH反应生成NaAlO2和H2，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。

（2）根据上述分析溶液1中的阴离子有CrO42-、AlO2-和OH-。

（3）过程I中Cr2O3被氧化成CrO42-，氧化剂为O2，根据得失电子守恒，4n（O2）=3n（CrO42-），消耗的氧化剂氧气物质的量为n（CrO42-）=0.4mol=0.3mol。

（4）①滤渣A为Al（OH）3，Al（OH）3煅烧得Al2O3和H2O，电解熔融的Al2O3得到Al，冶炼Al的原理为2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑。

②滤渣B受热分解所得物质可以循环利用，则滤渣B是NaHCO3。

（5）由于要获得K2Cr2O7，所以要使CrO42-尽可能多的转化成Cr2O72-，使反应2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O正向移动，需要向滤液3中加入酸；将滤液3中的Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7需要向滤液3中加入钾盐，从表中数据可见，低温时K2Cr2O7的溶解度最小，但K2SO4的溶解度与K2Cr2O7的差别不大，所以向滤液3中加入KCl固体。过程II得到K2Cr2O7粗品的操作是：向滤液3中加入稀盐酸和KCl固体后，蒸发浓缩、降温结晶。