Question

以鉻鐵礦（主要成分為FeO和Cr₂O₃，含有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）為主要原料生產(chǎn)化工原料紅礬鈉（紅礬鈉的主要成分為重鉻酸鈉：Na₂Cr₂O₇?2H₂O），其主要工藝流程如圖1：

查閱資料得知：
i．常溫下，NaBiO₃不溶于水，有強(qiáng)氧化性，在堿性條件下，能將Cr³⁺轉(zhuǎn)化為CrO₄^2-．
物質(zhì)開(kāi)始沉淀的pH值完全沉淀的pH值Fe（OH）₃2.73.7Al（OH）₃3.44Cr （OH）₃4.65Fe（OH）₂7.59Bi（OH）₃0.74
ii．回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)之前先將礦石粉碎的目的是

 

．
（2）操作 I、III、IV用到的主要玻璃儀器有玻璃棒和

 

（填儀器名稱(chēng)）．
（3）寫(xiě)出④反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式

 

．
（4）⑤中酸化是使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式

 

．
（5）將溶液H經(jīng)過(guò)下列操作，蒸發(fā)濃縮，

 

，過(guò)濾，洗滌，干燥即得紅礬鈉．
（6）取一定質(zhì)量的固體D溶解于200mL的硫酸中，向所得溶液中加入5mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量n與加入NaOH溶液的體積V關(guān)系如圖2所示，則硫酸的濃度為

 

，固體D中含F(xiàn)e化合物的物質(zhì)的量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專(zhuān)題：

分析：鉻鐵礦（主要成分為FeO和Cr₂O₃，含有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)），加入過(guò)量稀硫酸，固體A為SiO₂，溶液B中含有Cr³⁺、Al³⁺、Fe²⁺，在B中加入過(guò)氧化氫，可生成Fe³⁺，調(diào)節(jié)溶液pH可除去Fe³⁺、Al³⁺，生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，即固體D，溶液E含有Cr³⁺，在溶液E中加入NaBiO₃和NaOH，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，固體G為Bi（OH）₃，溶液F含有Na₂CrO₄，酸化可得Na₂Cr₂O₇，溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得Na₂Cr₂O₇?2H₂O，以此解答該題．

解答： 解：鉻鐵礦（主要成分為FeO和Cr₂O₃，含有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)），加入過(guò)量稀硫酸，固體A為SiO₂，溶液B中含有Cr³⁺、Al³⁺、Fe²⁺，在B中加入過(guò)氧化氫，可生成Fe³⁺，調(diào)節(jié)溶液pH可除去Fe³⁺、Al³⁺，生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，即固體D，溶液E含有Cr³⁺，在溶液E中加入NaBiO₃和NaOH，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，固體G為Bi（OH）₃，溶液F含有Na₂CrO₄，酸化可得Na₂Cr₂O₇，溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得Na₂Cr₂O₇?2H₂O，
（1）反應(yīng)之前先將礦石粉碎，可增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，故答案為：增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；
（2）操作 I、III、IV為過(guò)濾操作，用到的主要玻璃儀器有玻璃棒和漏斗、燒杯，故答案為：漏斗、燒杯；
（3）在溶液E中加入NaBiO₃和NaOH，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，固體G為Bi（OH）₃，反應(yīng)的離子方程式為3NaBiO₃+2Cr³⁺+7OH^-+H₂O=2CrO₄^2-+3Na⁺+3Bi（OH）₃↓，
故答案為：3NaBiO₃+2Cr³⁺+7OH^-+H₂O=2CrO₄^2-+3Na⁺+3Bi（OH）₃↓；
（4）酸化使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為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；
（5）Na₂Cr₂O₇溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥即得紅礬鈉，故答案為：冷卻結(jié)晶；
（6）由圖象可知加入NaOH200mL時(shí)沉淀完全，此時(shí)溶液為Na₂SO₄，則n（H₂SO₄）=

1

2

n（NaOH）=

1

2

×5mol/L×0.2L=0.5mol，c（H₂SO₄）=

0.5mol

0.2L

=2.5mol/L，
加入NaOH200mL～240mL時(shí)發(fā)生NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，則n[Al（OH）₃]=n（NaOH）=5mol/L×0.04L=0.2mol，
從20mL到200mL，生成Fe（OH）₃和Al（OH）₃，n（Fe（OH）₃）=

0.18L×5mol/L-0.2mol×3

3

=0.1mol，
所以固體D中含F(xiàn)e化合物的物質(zhì)的量為0.1mol，
故答案為：2.5 mol?L^-1； 0.1mol．

點(diǎn)評(píng)：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，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力的考查，注意把握題干信息的分析理解，操作步驟的注意問(wèn)題和基本操作方法是解題關(guān)鍵，題目難度較大．