Question

1．鉻鐵礦的主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)．工業(yè)上以鉻鐵礦為原料制備強(qiáng)氧化劑重鉻酸鈉（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）的主要工藝流程如圖1所示

查閱資料得知：
①NaBi0₃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-；
②Cr（OH）₃的化學(xué)性質(zhì)與Al（OH）₃相似，
回答下列問(wèn)題：
（1）Fe0•Cr₂O₃和硫酸反應(yīng)的離子方程式為Fe0•Cr₂O₃+8H⁺=Fe²⁺+2Cr³⁺+4H₂O．
（2）溶液A中加入過(guò)量H₂O₂的目的為將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，以便除去．
（3）酸化濾液D時(shí)，不能選用鹽酸的原因是鹽酸中的Cl^-會(huì)被氧化，產(chǎn)生Cl₂，導(dǎo)致原料損失．
（4）固體E的主要成分是Na₂SO₄，根據(jù)如圖2分析操作a為蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾．
（5）電鍍廠產(chǎn)產(chǎn)的鍍銅廢水中往往含有一定量的Cr₂O₇^2-，處理該廢水常用如下流程：
①在上述生產(chǎn)過(guò)程中加入NaOH溶液時(shí)要控制溶液的pH不能過(guò)高．其原因Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O（用離子方程式表示）；
②下列溶液中可以代替上述流程中Na₂S₂0₃溶液的是A （填選項(xiàng)序號(hào)）；
A．Na₂SO₃溶液    B．濃H₂SO₄     C．酸性KMnO₄溶液     D．FeSO₄溶液
③每消耗0.1mol Na₂S₂0₃轉(zhuǎn)移0.8mol e^-、則S₂O₃^2-的氧化產(chǎn)物為SO₄^2-（填離子符號(hào)）
④25℃時(shí)．若最終溶液F的pH=6．則溶液F中的c（Cr³⁺）為6.3×10^-7 mol•l^-1 （25℃時(shí)，Ksp[Cr（OH）₃]=6.3×10^-31）

Answer 1

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⁺，生成氫氧化鐵，加入NaBiO₃和NaOH，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，得到氫氧化鋁沉淀，溶液D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）Fe0•Cr₂O₃和硫酸反應(yīng)，生成易溶于水易電離的硫酸亞鐵和硫酸鉻，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子反應(yīng)方程式；
（2）雙氧水具有氧化性，酸性條件下能將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，由流程圖可知，加入H₂O₂是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（3）鹽酸中的氯是-1價(jià)具有還原性，會(huì)CrO₄^2-被氧化成氯氣；
（4）由圖2可知Na₂Cr₂O₇的溶解度隨溫度的升高而增大，而硫酸鈉的溫度隨溫度的升高而降低，所以采用蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾的方法分離硫酸鈉；
（5）①Cr（OH）₃的化學(xué)性質(zhì)與Al（OH）₃相似，如果氫氧化鈉過(guò)量Cr（OH）₃會(huì)溶解；
②可以代替上述流程中Na₂S₂O₃溶液，需要具有還原性，能還原重鉻酸根離子；
③氧化還原反應(yīng)中還原劑失去的電子，每失去1個(gè)電子化合價(jià)升高1價(jià)，據(jù)此計(jì)算S₂O₃^2-的氧化產(chǎn)物；
④根據(jù)Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）•（OH^-）³，來(lái)計(jì)算鉻離子的濃度．

解答 解：（1）Fe0•Cr₂O₃和硫酸反應(yīng)，生成易溶于水易電離的硫酸亞鐵和硫酸鉻，反應(yīng)的離子方程式為：Fe0•Cr₂O₃+8H⁺=Fe²⁺+2Cr³⁺+4H₂O，
故答案為：Fe0•Cr₂O₃+8H⁺=Fe²⁺+2Cr³⁺+4H₂O；
（2）雙氧水具有氧化性，酸性條件下能將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，反應(yīng)的離子方程式為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，便于調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子分離，以便除去，
故答案為：將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，以便除去；
（3）鹽酸中的氯是-1價(jià)具有還原性，會(huì)CrO₄^2-被氧化成氯氣，導(dǎo)致原料損失，
故答案為：鹽酸中的Cl^-會(huì)被氧化，產(chǎn)生Cl₂，導(dǎo)致原料損失；
（4）由圖2可知Na₂Cr₂O₇的溶解度隨溫度的升高而增大，而硫酸鈉的溫度隨溫度的升高而降低，所以采用蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾的方法分離硫酸鈉，
故答案為：趁熱過(guò)濾；
（5）①Cr（OH）₃的化學(xué)性質(zhì)與Al（OH）₃相似，如果氫氧化鈉過(guò)量Cr（OH）₃會(huì)溶解，反應(yīng)為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，
故答案為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
②A．Na₂SO₃溶液中亞硫酸根離子具有還原性，可以還原Cr₂O₇^2-，故A符合；
B．濃H₂SO₄具有強(qiáng)氧化性，不能表現(xiàn)還原性，不能還原Cr₂O₇^2-，故B不符合；
C．酸性KMnO₄溶液是強(qiáng)氧化劑不能還原Cr₂O₇^2-，故C不符合；
D．FeSO₄溶液中亞鐵離子具有還原性，可以還原Cr₂O₇^2-離子，但又引入新的雜質(zhì)離子鐵離子，故D不符合；
故答案為：A；
③Cr₂O₇^2-與Na₂S₂0₃反應(yīng)，Cr₂O₇^2-為氧化劑，Na₂S₂0₃為還原劑，每消耗0.1mol Na₂S₂0₃轉(zhuǎn)移0.8mol e^-、即1molNa₂S₂0₃轉(zhuǎn)移8mole^-，平均1個(gè)硫失去4個(gè)電子，Na₂S₂0₃中硫?yàn)?2價(jià)，升高4價(jià)，則S₂O₃^2-的氧化產(chǎn)物為SO₄^2-，
故答案為：SO₄^2-；
④pH=6時(shí)，C（OH^-）=$\frac{1×1{0}^{-14}}{1×1{0}^{-6}}$=10^-8mol/L，所以c（Cr³⁺）•（10^-8）³=6.3×10^-31，解之得c（Cr³⁺）=6.3×10^-7，
故答案為：6.3×10^-7．

點(diǎn)評(píng) 本題考查重鉻酸鈉的制備實(shí)驗(yàn)及混合物的分離和提純，為高頻考點(diǎn)，把握流程圖中每一步發(fā)生的反應(yīng)及操作方法是解本題關(guān)鍵，注意結(jié)合題給信息解答，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．