Question

2．工業(yè)上以鉻鐵礦（含有Cr₂O₃，FeO、Al₂O₃、SiO₂等成分）為主要原料生產重鉻酸鈉晶體（Na₂Cr₂O₇•2H₂O），其主要工藝流程如圖1：

提示：熟料中含有Na₂CrO₄、NaFeO₂等成分．
回答下列問題：
（1）將鉻鐵礦粉碎的目的是增大反應物的接觸面，加快反應速率，提高原料利用率
（2）氧化焙燒時，生成Na₂CrO₄的化學方程式是2Cr₂O₃+3O₂+8NaOH$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4H₂O．
（3）濾渣2中除Al（OH）₃外還有H₂SiO₃（填化學式）．
（4）加入硫酸酸化的目的是將Na₂CrO₄轉化為Na₂Cr₂O₇．
（5）根據圖2，請將操作a補充完整：蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾，洗滌，干燥．
（6）控制105～110℃，向較濃的Na₂Cr₂O₇溶液中加入KCl固體發(fā)生復分解反應，立即析出K₂Cr₂O₇晶體．能生成K₂Cr₂O₇晶體的原因是該溫度下，KCl、Na₂Cr₂O₇、K₂Cr₂O₇、KCl四種物質中K₂Cr₂O₇溶解度最小．
（7）向Na₂Cr₂O₇酸性溶液中加入過量FeSO₄溶液，生成Cr³⁺和 Fe³⁺，再加入過量的強堿溶液生成鐵鉻氧體沉淀（Cr_xFe_3-xO₄）．加入過量強堿生成鐵鉻氧體沉淀的離子方程式是xCr³⁺+Fe²⁺+（2-x）Fe³⁺+8OH^-=Cr_xFe_3-xO₄↓+4H₂O．

Answer 1

分析 鉻鐵礦（含有Cr₂O₃，FeO、Al₂O₃、SiO₂等成分）在氧氣中與燒堿煅燒生成Na₂CrO₄、NaFeO₂，反應有：A1₂O₃+2NaOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+H₂O↑，SiO₂+2NaOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+H₂O↑，2Cr₂O₃+3O₂+8NaOH$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4H₂O，4FeO+O₂+4NaOH$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4NaFeO₂+2H₂O，加水浸取，NaFeO₂水解生氫氧化鐵沉淀，過濾，濾液中有Na₂SiO₃、NaAlO₂、Na₂CrO₄，加入適量的硫酸，Na₂SiO₃、NaAlO₂形成濾渣2 Al（OH）₃沉淀和H₂SiO₃，最后分離出Na₂CrO₄溶液，經過酸化，得到Na₂SO₄、Na₂Cr₂O₇溶液，蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥，得到Na₂Cr₂O₇溶液和硫酸鈉晶體，將Na₂Cr₂O₇溶液過濾、結晶得到最終產品重鉻酸鈉晶體（ Na₂Cr₂O₇•2H₂O），據此分析解答．

解答 解：（1）將鉻鐵礦粉碎的目的是增大反應物的接觸面，加快反應速率，提高原料利用率；
故答案為：增大反應物的接觸面，加快反應速率，提高原料利用率；
（2）由題可知，氧化焙燒時，Cr₂O₃在氧氣中與燒堿煅燒生成Na₂CrO₄，反應為：2Cr₂O₃+3O₂+8NaOH$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4H₂O；
故答案為：2Cr₂O₃+3O₂+8NaOH$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4H₂O；
（3）礦石中SiO₂焙燒生成硅酸鈉，加入硫酸生成硅酸，故濾渣2中除Al（OH）₃外還有H₂SiO₃沉淀；
故答案為：H₂SiO₃；
（4）Na₂CrO₄在酸性條件下生成Na₂Cr₂O₇，加入硫酸酸化的目的是將Na₂CrO₄轉化為Na₂Cr₂O₇；
故答案為：將Na₂CrO₄轉化為Na₂Cr₂O₇；
（5）根據硫酸鈉在高溫條件下溶解度比重鉻酸鈉小很多，所以混合溶液中析出硫酸鈉晶體的步驟為蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾；
（6）相同溫度下，KCl、Na₂Cr₂O₇、K₂Cr₂O₇、KCl四種物質中K₂Cr₂O₇溶解度最小，所以能生成K₂Cr₂O₇晶體；
故答案為：該溫度下，KCl、Na₂Cr₂O₇、K₂Cr₂O₇、KCl四種物質中K₂Cr₂O₇溶解度最��；
（7）Na₂Cr₂O₇酸性溶液中加入過量FeSO₄溶液，生成Cr³⁺和 Fe³⁺，再加入過量的強堿溶液生成鐵鉻氧體沉淀（Cr_xFe_3-xO₄），結合電荷守恒、質量守恒，加入過量強堿生成鐵鉻氧體沉淀的離子方程式為：xCr³⁺+Fe²⁺+（2-x）Fe³⁺+8OH^-=Cr_xFe_3-xO₄↓+4H₂O；
故答案為：xCr³⁺+Fe²⁺+（2-x）Fe³⁺+8OH^-=Cr_xFe_3-xO₄↓+4H₂O．

點評 本題考查了物質的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應、對條件的控制選擇與理解等，理解工藝流程原理是解題的關鍵，注意把握物質性質以及對題目信息的獲取于使用，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．