Question

15．重鉻酸鉀是一種常見的強(qiáng)氧化劑．實(shí)驗(yàn)室以精選鉻鐵礦（主要成分可表示為FeO•Cr₂O₃，還含有SiO₂、Al₂O₃等雜質(zhì)）為原料制備重鉻酸鉀晶體（K₂Cr₂O₇，式量294）的流程如下：

請回答下列問題：
（1）操作1中發(fā)生的反應(yīng)有：4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂$\stackrel{一定條件}{→}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑
Na₂CO₃+Al₂O₃$\stackrel{一定條件}{→}$2NaAlO₂+CO₂↑
Na₂CO₃+SiO₂$\stackrel{一定條件}{→}$Na₂SiO₃+CO₂↑
該步驟在常溫下的反應(yīng)速度較慢，為使反應(yīng)速率增大，可采取的兩條措施是升高溫度、將原料粉碎（或使用催化劑）．
（2）固體Y中主要含有Al（OH）₃、H₂SiO₃．（填寫化學(xué)式）
（3）酸化步驟使含鉻物質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)化，請寫出離子反應(yīng)方程式2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O．
（4）操作4中的化學(xué)反應(yīng)在溶液中能發(fā)生的可能理由是該條件下，K₂Cr₂O₇的溶解度較��；獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：加入KCl固體，在水浴上加熱濃縮至溶液表面出現(xiàn)晶膜（或溶液中析出固體），冷卻結(jié)晶，抽濾，洗滌，干燥．
（5）通過下列實(shí)驗(yàn)可測定產(chǎn)品中重鉻酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
稱取重鉻酸鉀試樣1.470g，用100mL容量瓶配制成溶液．移取25.00mL溶液于碘量瓶中，加入適里稀硫酸和足量碘化鉀（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），放于暗處5min．然后加入一定量的水，加入淀粉指示劑，用0.1500mol/L標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，共消耗標(biāo)準(zhǔn)濃36.00mL．滴定時發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-
則所測產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為72%．
（6）有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)過程中涉及的部分實(shí)驗(yàn)操作的描述，正確的是AD．
A．粗產(chǎn)品若要進(jìn)一步提純，可以采用重結(jié)晶的方法
B．配制溶液時，用托盤夭平稱取試樣后，一般經(jīng)溶解、轉(zhuǎn)移（含洗滌）、定容等步驟，配制成100mL溶液
C．滴定時，當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液滴入時，溶液變?yōu)樗{(lán)色，且半分鐘內(nèi)不變色，可判斷滴定終點(diǎn)
D．滴定終點(diǎn)時俯視讀數(shù)，測定結(jié)果偏低．

Answer 1

分析 鉻鐵礦、碳酸鈉固體通過在氧氣中焙燒，生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、Na₂SiO₃、MgO和NaAlO₂的混合固體和二氧化碳?xì)怏w，所以操作1為焙燒，然后加水浸取，過濾得固體Fe₂O₃、MgO和溶液Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂SiO₃，操作2為過濾，固體X為Fe₂O₃、MgO，再調(diào)節(jié)溶液的PH到7-8，使偏鋁酸鹽生成氫氧化鋁沉淀，硅酸鈉變?yōu)楣璩恋�，所以固體Y為Al（OH）₃、H₂SiO₃，繼續(xù)調(diào)節(jié)溶液的PH使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，最后向所得溶液中加入氯化鉀，生成溶解度極小的K₂Cr₂O₇，
（1）根據(jù)影響反應(yīng)速率的外界因素可知，升高溫度、增大反應(yīng)物接觸面積等都可以增大反應(yīng)速率；
（2）根據(jù)上面的分析可知，固體Y的成份；
（3）結(jié)合流程圖可知，酸化為了轉(zhuǎn)化CrO₄^2-離子為Cr₂O₇^2-，據(jù)此書寫離子方程式；
（4）操作4是向含Cr₂O₇^2-的溶液中加入氯化鉀，生成溶解度極小的K₂Cr₂O₇，由易溶物生成難溶物；從K₂Cr₂O₇溶液中獲得晶體，要將溶液蒸發(fā)濃縮到有少量晶體析出再冷卻結(jié)晶，據(jù)此答題；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟可知，用碘化鉀Cr₂O₇^2-將還原成Cr³⁺，根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系式Cr₂O₇^2-～3I₂，再用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（ I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），根據(jù)Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量可計(jì)算出樣品中K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定樣品中K₂Cr₂O₇的純度；
（6）A．粗產(chǎn)品中可能含有氯化鈉雜質(zhì)，所以若要進(jìn)一步提純，可以用重結(jié)晶的方法；
B．配制溶液時，用托盤夭平稱取試樣后，一般經(jīng)溶解、轉(zhuǎn)移（含洗滌）、定容、搖勻等步驟，配制成100mL溶液；
C．滴定時，用Na₂S₂O₃滴定I₂，滴定終點(diǎn)時溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色；
D．滴定終點(diǎn)時俯視讀數(shù)，測定結(jié)果偏低，讀取的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏小．

解答 解：（1）操作1中為使反應(yīng)速率增大，可采取的兩條措施是升高溫度、將原料粉碎（或使用催化劑），
故答案為：升高溫度、將原料粉碎（或使用催化劑）；
（2）根據(jù)上面的分析可知，固體Y的成份為Al（OH）₃、H₂SiO₃，
故答案為：Al（OH）₃、H₂SiO₃；
（3）結(jié)合流程圖可知，酸化為了轉(zhuǎn)化CrO₄^2-離子為Cr₂O₇^2-，反應(yīng)的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；
（4）操作4是向含Cr₂O₇^2-的溶液中加入氯化鉀，生成溶解度極小的K₂Cr₂O₇，所以該反應(yīng)在溶液中能發(fā)生的可能理由是在該條件下，K₂Cr₂O₇的溶解度較小，從K₂Cr₂O₇溶液中獲得晶體，要將溶液蒸發(fā)濃縮到有少量晶體析出再冷卻結(jié)晶，
故答案為：該條件下，K₂Cr₂O₇的溶解度較��；溶液表面出現(xiàn)晶膜（或溶液中析出固體）；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟可知，用碘化鉀Cr₂O₇^2-將還原成Cr³⁺，根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系式Cr₂O₇^2-～3I₂，再用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（ I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），所以有關(guān)系式Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量為0.1500mol/L×36.00mL=5.4×10^-3 mol，所以樣品中K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量$\frac{1}{6}$×5.4×10^-3 mol×$\frac{100mL}{25mL}$=3.6×10^-3 mol，樣品中K₂Cr₂O₇的純度為$\frac{3.6×10{\;}^{-3}mol×294g/mol}{1.470g}$×100%=72%，
故答案為：72%；
（6）A．粗產(chǎn)品中可能含有氯化鈉雜質(zhì)，所以若要進(jìn)一步提純，可以用重結(jié)晶的方法，故A正確；
B．配制溶液時，用托盤夭平稱取試樣后，一般經(jīng)溶解、轉(zhuǎn)移（含洗滌）、定容、搖勻等步驟，配制成100mL溶液，故B錯誤；
C．滴定時，用Na₂S₂O₃滴定I₂，滴定終點(diǎn)時溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，故C錯誤；
D．滴定終點(diǎn)時俯視讀數(shù)，測定結(jié)果偏低，讀取的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏小，所以測得的結(jié)果偏低，故D正確，
故選AD．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)制備流程和方案的分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用，題干信息的分析理解，操作步驟的注意問題和基本操作方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．