Question

重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）是工業(yè)上重要的氧化劑，實(shí)驗(yàn)室利用鉻鐵礦（主要成份為FeO?Cr₂O₃）模擬工業(yè)生產(chǎn)制備重鉻酸鉀的主要工藝如圖：

（1）鉻鐵礦中的SiO₂和Al₂O₃在反應(yīng)器中與純堿共熱反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}，寫(xiě)出Al₂O₃與碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（2）反應(yīng)器中發(fā)生的主要反應(yīng)為：
6FeO?Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃

△   .

 12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O．
Fe₂O₃可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為NaFeO₂．NaFeO₂在操作Ⅰ中強(qiáng)烈水解，寫(xiě)出NaFeO₂水解的化學(xué)方程式：

 

．
（3）操作Ⅱ的目的是

 

．
（4）操作Ⅲ中CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，寫(xiě)出此可逆反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（5）稱取重鉻酸鉀試樣2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于錐形瓶中，加入10mL 2mol?L^-1 H₂SO₄和足量碘化鉀（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^-1 Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至滴定終點(diǎn)時(shí)用去Na₂S₂O₃溶液40.00mL（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
①寫(xiě)出重鉻酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的離子方程式：

 

；
②重鉻酸鉀試樣的純度（設(shè)整個(gè)過(guò)程中其它雜質(zhì)不參與反應(yīng)）為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：流程分析可知，鉻鐵礦（主要成分為FeO?Cr₂O₃，雜質(zhì)為SiO₂、Al₂O₃）為原料粉碎后再反應(yīng)器中加入純堿、固體氫氧化鈉、氯酸鉀浸取過(guò)濾得到濾液調(diào)節(jié)溶液PH除去鋁和硅酸根離子，過(guò)濾得到Na₂CrO₄溶液，酸化后加入氯化鉀濃縮過(guò)濾干燥得到重鉻酸鉀；
（1）高溫條件下，氧化鋁和碳酸鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和二氧化碳；
（2）NaFeO₂能強(qiáng)烈水解，生成氫氧化鐵沉淀；
（3）調(diào)節(jié)后溶液的pH比原來(lái)降低，是因降低pH，促進(jìn)水解平衡正向移動(dòng)；
（4）CrO₄^2-和酸反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-和水；
（5）①重鉻酸鉀具有強(qiáng)氧化性能把碘離子氧化成單質(zhì)碘，本身被還原為三價(jià)鉻離子，據(jù)此析出反應(yīng)的離子方程式；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，以此計(jì)算．

解答： 解：（1）高溫條件下，氧化鋁和碳酸鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和二氧化碳，反應(yīng)方程式為：Al₂O₃+Na₂CO₃

△   .

2NaAlO₂+CO₂↑，
故答案為：Al₂O₃+Na₂CO₃

△   .

2NaAlO₂+CO₂↑；
（2）NaFeO₂能強(qiáng)烈水解，生成氫氧化鐵沉淀，該水解反應(yīng)為NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，
故答案為：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH；
（3）調(diào)節(jié)后溶液的pH比原來(lái)降低，是由于硅酸鈉和偏鋁酸鈉在溶液中發(fā)生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，當(dāng)pH調(diào)到7～8時(shí)能使它們完全水解生成沉淀，
故答案為：除去SiO₃^2-和AlO₂^-；
（4）CrO₄^2-和酸反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-和水，轉(zhuǎn)化方程式為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（5）①重鉻酸鉀具有強(qiáng)氧化性能把碘離子氧化成單質(zhì)碘，本身被還原為三價(jià)鉻離子，反應(yīng)的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，故答案為：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，
存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，
     1       6
     n       0.1200×40×10^-3mol
則250ml含重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為n=

0.1200×40×10-3mol

6

×10，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度為

0.1200×40×10-3×10×294

6×2.5000

×100%=94.08%，
故答案為：94.08%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物的分離、提純，明確流程中操作的目的是解答的關(guān)鍵，注意利用關(guān)系式計(jì)算，（5）為解答的難點(diǎn)，題目難度中等．