Question

12．重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）是工業(yè)生產(chǎn)和實驗室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦（主要成份為FeO•Cr₂O₃）為原料生產(chǎn)．實驗室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K2Cr₂O₇的主要工藝如下，試結合如圖回答問題：

試回答下列問題：
（1）配平在反應器①中發(fā)生的主要反應：
6Fe•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+KCl+H₂O
（2）在反應器①中，有Na₂CrO₄生成，同時Fe₂O₃轉(zhuǎn)變?yōu)镹aFeO₂，雜質(zhì)SiO₂、Al₂O₃與純堿反應轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}，寫出二氧化硅與碳酸鈉反應的化學方程式：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑．
（3）NaFeO₂能強烈水解，經(jīng)操作②生成沉淀而除去，寫出該反應的化學方程式：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH．
（4）操作③調(diào)節(jié)pH=7-8，其目的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方向移動，當pH調(diào)到7～8時能使它們完全水解生成沉淀（請用簡要的文字說明）
（5）寫出操作④的離子方程式：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（6）操作⑤獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：加熱濃縮、冷卻結晶過濾、洗滌干燥．
（7）稱取制得的K₂Cr₂O₇晶體2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于錐形瓶中，加入10mL2mol/LH₂SO₄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/LNa₂S₂O₃標準溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．
①判斷達到滴定終點的依據(jù)是：當?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液，溶液藍色褪去且半分鐘內(nèi)不再變化；
②若實驗中共用去Na₂S₂O₃標準溶液40.00mL，計算所得產(chǎn)品中的重鉻酸鉀的純度（設整個過程中其它雜質(zhì)不參與反應）

Answer 1

分析 （1）標注元素化合價變化，結合電子守恒和原子守恒配平書寫化學方程式；
（2）高溫條件下，二氧化硅與碳酸鈉反應生成硅酸鈉和二氧化碳；
（3）NaFeO₂能強烈水解，生成氫氧化鐵沉淀；
（4）③調(diào)節(jié)后溶液的pH比原來降低，是因降低pH，促進水解平衡正向移動除去SiO₃^2-和AlO₂^-；
（5）CrO₄^2-和酸反應生成Cr₂O₇^2-和水；
（6）獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌，干燥得到晶體；
（7）①達到滴定終點時顏色突變且30s不變色；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，以此計算．

解答 解：（1）FeO•Cr₂O₃在氫氧化鈉溶液中被氯酸鉀氧化生成Na₂CrO₄，F(xiàn)e₂O₃、KCl、H₂O，Cr元素化合價+3價變化為+6價，鐵元素化合價+2價變化為+3價，氯元素化合價+5價變化為-1價，電子轉(zhuǎn)移守恒、原子守恒配平書寫得到化學方程式為：6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃=12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O，
故答案為：6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃=12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O；
（2）二氧化硅與碳酸鈉反應生成硅酸鈉和二氧化碳，該反應為SiO₂+Na₂CO₃Na₂SiO₃+CO₂↑，
故答案為：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑；
（3）NaFeO₂能強烈水解，生成氫氧化鐵沉淀，該水解反應為NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，
故答案為：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH；
（4）③調(diào)節(jié)后溶液的pH比原來降低，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方向移動，當pH調(diào)到7～8時能使它們完全水解生成沉淀，
故答案為：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方向移動，當pH調(diào)到7～8時能使它們完全水解生成沉淀；
（5）CrO₄^2-和酸反應生成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；
（6）操作⑤獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌，干燥得到晶體，
故答案為：冷卻結晶；
（7）①達到滴定終點時，當?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液，溶液藍色褪去且半分鐘內(nèi)不再變化，
故答案為：當?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液，溶液藍色褪去且半分鐘內(nèi)不再變化；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，
存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，
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n 0.1200mol/L×0.040L
n=0.0008mol
250ml溶液中含有Cr₂O₇^2-物質(zhì)的量為0.0008mol×$\frac{250}{25}$=0.008mol；
所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度=$\frac{0.008mol×294g/mol}{2.500g}$×100%=94.08%
答：純度為94.08%．

點評 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鍵，注意利用關系式計算，（5）為解答的難點，題目難度中等．