Question

3．鉻是極硬的銀白色金屬，主要用于冶煉各種合金鋼和電鍍．已知鉻在自然界最重要的礦物是鉻鐵礦[Fe（CrO₂）₂或FeO．Cr₂O₃]，工業(yè)上制備較純的金屬鉻的方法常用鋁熱法，其中一種簡要流程．

（1）如果在實驗室模擬操作①，應包括過濾和洗滌．實驗室洗滌沉淀的操作是沿玻璃棒向過濾器中加水至浸沒沉淀，待水自然流盡后重復2-3次．
（2）完成流程圖中鉻鐵礦焙燒時的化學反應方程式4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+8CO₂+2Fe₂0₃．
（3）重鉻酸鉀為橙紅色晶體，廣泛用于鞣革、電鍍、有機合成等領域．鞣革過程中，生皮中蛋白質發(fā)生了變性而變得經久耐用．工業(yè)科用電解法來處理含Cr₂O₇^2-廢水，實驗室利用如圖裝置模擬該法．電解過程中溶液里發(fā)生反應：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．若某一時間段內溶液中減少了0.1molCr₂O₇^2-，則這段時間電路中至少轉移了0.12mol電子
（4）已知：
①25℃時Na₂CrO₄溶液中僅存在兩種含鉻離子（CrO₄^2-、Cr₂O₇^2-），在溶液中存在：
2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O  K=5×10¹⁴
②25℃時，BaCr₂O₇易溶于水，BaCrO₄難溶于水，且K_sp（BaCrO₄）=1×10^-10
Ⅰ．第①步反應的下列狀態(tài)一定達到平衡的是c
a．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同
b.2v（Cr₂O₇^2-）-v（CrO₄^2-）
c．溶液的顏色保持不變
Ⅱ．若將0.2mol/L的Na₂CrO₄溶液和一定濃度的硝酸等體積混合，充分混合后溶液的pH=2，則此時溶液中兩種含鉻離子濃度之比$\frac{c（C{r}_{2}{O}_{7}^{2-}）}{c（Cr{O}_{4}^{2-}）}$的近似值5×10⁹，取此混合液1ml與1mL2mol/L的BaCl₂溶液混合，試判斷混合溶液能（填“能”或“不能”）生成沉淀．

Answer 1

分析 鉻鐵礦組成為Fe0•Cr₂0₃或FeCr₂O₄，在碳酸鈉熔融條件下與氧氣發(fā)生氧化還原反應，亞鐵離子被氧化成氧化鐵，同時生成Na₂CrO₄和CO₂，熔渣A為Fe₂0₃、Na₂CrO₄，熔渣溶于水后過濾得濾渣為Fe₂0₃，濾液為Na₂CrO₄溶液，向Na₂CrO₄溶液中加硫化鈉還原得到Cr（OH）₃，Cr（OH）₃受熱分解生成Cr₂O₃，然后用鋁熱反應制得Cr；
（1）根據洗滌沉淀的操作分析；
（2）FeCr₂O₄在碳酸鈉熔融條件下與氧氣發(fā)生氧化還原反應，亞鐵離子被氧化成氧化鐵，同時生成Na₂CrO₄和CO₂；
（3）重鉻酸鉀能是蛋白質發(fā)生變性；根據化合價的變化計算轉移電子；
（4）I．反應到達平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，平衡時各物質的濃度保持不變；
II．在溶液中存在：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，則K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）×{c}^{2}（{H}^{+}）}$，據此計算；根據Qc=c（Ba²⁺）×c（CrO₄^2-）與K_sp（BaCrO₄）計算．

解答 解：鉻鐵礦組成為Fe0•Cr₂0₃或FeCr₂O₄，在碳酸鈉熔融條件下與氧氣發(fā)生氧化還原反應，亞鐵離子被氧化成氧化鐵，同時生成Na₂CrO₄和CO₂，熔渣A為Fe₂0₃、Na₂CrO₄，熔渣溶于水后過濾得濾渣為Fe₂0₃，濾液為Na₂CrO₄溶液，向Na₂CrO₄溶液中加硫化鈉還原得到Cr（OH）₃，Cr（OH）₃受熱分解生成Cr₂O₃，然后用鋁熱反應制得Cr；
（1）實驗室洗滌沉淀的操作是：沿玻璃棒向過濾器中加水至浸沒沉淀，待水自然流盡后重復2-3次；
故答案為：沿玻璃棒向過濾器中加水至浸沒沉淀，待水自然流盡后重復2-3次；
（2）FeCr₂O₄在碳酸鈉熔融條件下與氧氣發(fā)生氧化還原反應，亞鐵離子被氧化成氧化鐵，同時生成Na₂CrO₄和CO₂，反應的方程式為：4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+8CO₂+2Fe₂0₃；
故答案為：4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+8CO₂+2Fe₂0₃；
（3）重鉻酸鉀為橙紅色晶體，廣泛用于鞣革、電鍍、有機合成等領域，鞣革過程中，生皮中蛋白質發(fā)生了變性；Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O反應中消耗1molCr₂O₇^2-轉移6mol電子，所以溶液中減少了0.1molCr₂O₇^2-時，轉移電子為0.6mol；
故答案為：變性；0.6；
（4）I．反應到達平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，平衡時各物質的濃度保持不變，所以當溶液的顏色保持不變，即是Cr₂O₇^2-的濃度保持變化，故c正確；
故答案為：c；
II．在溶液中存在：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，則K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）×{c}^{2}（{H}^{+}）}$，0.2mol/L的Na₂CrO₄溶液和一定濃度的硝酸等體積混合，充分混合后溶液的pH=2，則K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）×{c}^{2}（{H}^{+}）}$=$\frac{c（C{r}_{2}{O}_{7}^{2-}）}{c（Cr{O}_{4}^{2-}）}$×$\frac{1}{c（Cr{{O}_{4}}^{2-}）×{c}^{2}（{H}^{+}）}$=5×10¹⁴，則$\frac{c（C{r}_{2}{O}_{7}^{2-}）}{c（Cr{O}_{4}^{2-}）}$=5×10⁹；
Qc=c（Ba²⁺）×c（CrO₄^2-）=0.05×1=0.05＞K_sp（BaCrO₄），所以能形成沉淀；
故答案為：5×10⁹；能．

點評 本題考查了物質分離提純的方法和過程分析、方程式書寫、溶度積常數的計算應用，側重于考查學生的分析能力、計算能力和對基礎知識的應用能力，題目難度中等．