Question

20．重鉻酸鈉（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）俗稱紅礬鈉，在工業(yè)方面有廣泛用途．我國(guó)目前主要是以鉻鐵礦（主要成份為FeO•Cr₂O₃，還含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質(zhì)）為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)，其主要工藝流程如圖：

①中涉及的主要反應(yīng)有：
主反應(yīng)：4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
副反應(yīng)：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑
部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Mg（OH）2	Cr（OH）3
完全沉淀時(shí)溶液pH	4.7	3.7	11.2	5.6

試回答下列問(wèn)題：
（1）“①”中反應(yīng)是在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)需不斷攪拌，其作用是使反應(yīng)物接觸更充分，加快反應(yīng)速率．
（2）“③”中調(diào)節(jié)pH至4.7，目的是除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-．
（3）“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，請(qǐng)寫(xiě)出該平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（4）稱取重鉻酸鈉試樣2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol•L^-1H₂SO₄和足量碘化鈉（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），放于暗處5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol•L^-1Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
①判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的依據(jù)是：當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液時(shí)，溶液藍(lán)色褪去，半分鐘內(nèi)不變色；
②若實(shí)驗(yàn)中共用去Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00ml，所得產(chǎn)品的中重鉻酸鈉的純度（設(shè)整個(gè)過(guò)程中其它雜質(zhì)不參與反應(yīng)）83.84%．

Answer 1

分析 鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鈉，鉻鐵礦（主要成份為FeO•Cr₂O₃，還含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質(zhì)），鉻鐵礦經(jīng)加入純堿、空氣和輔料氧化煅燒、主反應(yīng)：4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂，副反應(yīng)：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，水浸之后除去生成的氧化鐵，調(diào)節(jié)pH至4.7，除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-，經(jīng)酸化、蒸發(fā)結(jié)晶后后可生成重鉻酸鈉．
（1）固體反應(yīng)物在攪拌時(shí)可充分接觸而反應(yīng)；
（2）氧化鐵不溶于水，鉻鐵礦經(jīng)煅燒、水浸之后除去生成的氧化鐵，副反應(yīng)中生成Na₂SiO₃、NaAlO₂等雜質(zhì)；
（3）CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-在酸性條件下與H⁺離子反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-；
（4）①溶液中有碘，加入淀粉溶液呈藍(lán)色；
②根據(jù)反應(yīng)的關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：（1）固體反應(yīng)物在攪拌時(shí)可充分接觸而反應(yīng)，
故答案為：使反應(yīng)物接觸更充分，加快反應(yīng)速率；
（2）氧化鐵不溶于水，鉻鐵礦經(jīng)煅燒、水浸之后除去生成的氧化鐵，副反應(yīng)中生成Na₂SiO₃、NaAlO₂等雜質(zhì)，調(diào)節(jié)pH至4.7，可生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀過(guò)濾除去，
故答案為：除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-；
（3）CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-在酸性條件下與H⁺離子反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，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）①溶液中有碘，加入淀粉溶液呈藍(lán)色，碘與亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)，藍(lán)色褪去，
故答案為：當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液時(shí)，溶液藍(lán)色褪去，半分鐘內(nèi)不變色；
②根據(jù)反應(yīng)的關(guān)系式計(jì)算：
Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
1mol 6mol
n 0.1200mol•L^-1×0.04L
n=0.0008mol，則2.5000g重鉻酸鈉試樣中含有的重鉻酸鈉的質(zhì)量為10×0.0008mol×262g/moL=2.096g，
所得產(chǎn)品的中重鉻酸鈉的純度=$\frac{2.096}{2.500}$×100%=83.84%
故答案為：83.84%

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純過(guò)程分析判斷，滴定實(shí)驗(yàn)過(guò)程和計(jì)算應(yīng)用，主要是物質(zhì)性質(zhì)的掌握，流程的理解應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．