Question

【題目】鉻鐵礦(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)，以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的工藝流程示意圖如下(部分操作和條件略)：

(1)反應(yīng)①中，焙燒時(shí)所用的儀器材質(zhì)應(yīng)選用_______(填“瓷質(zhì)”、“鐵質(zhì)”或“石英質(zhì)”)。

(2)反應(yīng)①中發(fā)生了兩個(gè)主要反應(yīng)，其中一個(gè)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2；另一個(gè)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ____________________。

(3)加入醋酸溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH < 5時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)是___________（寫離子方程式）.

(4)下表是相關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)：

物質(zhì)	溶解度( g / 100 g H2O )
	0 ℃	40 ℃	80 ℃
KCl	28	40.1	51.3
NaCl	35.7	36.4	38
K2Cr2O7	4.7	26.3	73
Na2Cr2O7	163	215	376

①調(diào)節(jié)pH < 5后，加入KCl固體經(jīng)一系列操作析出K2Cr2O7晶體的理由是______________。

②獲得K2Cr2O7晶體的操作由多步組成，依次是加入KCl固體、蒸發(fā)濃縮、________________、_____________、洗滌、干燥得到晶體。

(5)酸性溶液中過氧化氫能使Cr2O72生成藍(lán)色的CrO5，該反應(yīng)可用來檢驗(yàn)Cr2O72的存在。已知該反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，寫出反應(yīng)的離子方程式：________________，CrO5分子結(jié)構(gòu)中過氧鍵的數(shù)目是_____________。

Answer 1

【答案】鐵質(zhì) Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑ 2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且溫度對氯化鈉的溶解度影響較小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復(fù)分解反應(yīng)在低溫下可以得到重鉻酸鉀 冷卻結(jié)晶 過濾 Cr2O72+4H2O2+2H+＝2CrO5+5H2O 2

【解析】

根據(jù)流程圖，鉻鐵礦(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)，將鉻鐵礦和碳酸鈉混合在空氣中充分焙燒，放出二氧化碳，焙燒后的固體加水浸取，分離得到Na2CrO4和NaAlO2溶液和氧化鐵固體，說明煅燒發(fā)生的反應(yīng)有4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2、Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑；向Na2CrO4和NaAlO2溶液中加入醋酸調(diào)pH約7～8，分離得到溶液B和固體B；再向溶液B中繼續(xù)加醋酸酸化，使溶液pH小于5，再加入氯化鉀，經(jīng)過操作②得到重鉻酸鉀晶體，說明溶液B中含有重鉻酸鈉，固體B為偏鋁酸鈉與醋酸反應(yīng)生成的氫氧化鋁。據(jù)此分析解答。

(1)反應(yīng)①中，碳酸鈉高溫下能夠與二氧化硅反應(yīng)，因此焙燒時(shí)所用的儀器材質(zhì)應(yīng)選用鐵質(zhì)，故答案為：鐵質(zhì)；

(2)根據(jù)上述分析，反應(yīng)①中發(fā)生了兩個(gè)主要反應(yīng)，其中一個(gè)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2；另一個(gè)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑，故答案為：Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑；

(3) 重鉻酸鉀溶液中存在如下平衡：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，加入醋酸溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH < 5時(shí)，使平衡正向移動，故答案為：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；

(4)①調(diào)節(jié)pH < 5后，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且溫度對氯化鈉的溶解度影響較小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，加入KCl固體，利用復(fù)分解反應(yīng)在低溫下可以得到重鉻酸鉀，經(jīng)一系列操作析出K2Cr2O7晶體，故答案為：K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且溫度對氯化鈉的溶解度影響較小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復(fù)分解反應(yīng)在低溫下可以得到重鉻酸鉀；

②獲得K2Cr2O7晶體的操作由多步組成，依次是加入KCl固體、利用復(fù)分解反應(yīng)在低溫下可以得到重鉻酸鉀，然后通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到重鉻酸鉀晶體，故答案為：冷卻結(jié)晶；過濾；

(5)酸性溶液中過氧化氫能使Cr2O72生成藍(lán)色的CrO5，該反應(yīng)可用來檢驗(yàn)Cr2O72的存在。由于該反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，因此鉻元素的化合價(jià)和雙氧水中O元素的化合價(jià)不變，說明CrO5中存在-2價(jià)和-1價(jià)是O，反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72+4H2O2+2H+＝2CrO5+5H2O，鉻元素的化合價(jià)為+6價(jià)，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0，CrO5分子結(jié)構(gòu)中含有1個(gè)-2價(jià)是O和4個(gè)-1價(jià)的O，合2個(gè)過氧鍵，因此過氧鍵的數(shù)目是2，故答案為：Cr2O72+4H2O2+2H+＝2CrO5+5H2O；2。