Question

10．鉻鐵礦的主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質(zhì)，以鉻鐵礦為原料制備（K₂Cr₂O₇）的工藝如下（部分操作和條件略）．

已知：①NaFeO₂遇水強(qiáng)烈水解②Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺
請(qǐng)根據(jù)題意回答下列問(wèn)題：
（1）煅燒鉻鐵礦時(shí)FeO•Cr₂O₃生成Na₂CrO₄和NaFeO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式是4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
（2）濾液1的溶質(zhì)除Na₂CrO₄外，還含有NaAlO₂、NaOH（填化學(xué)式，下同），濾渣1的成分是MgO、Fe（OH）₃．
（3）向?yàn)V液2中繼續(xù)加入醋酸調(diào)pH＜5，其目的是使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-．
（4）酸性溶液中過(guò)氧化氫能使Cr₂O₇^2-變成藍(lán)色的CrO₅，其分子結(jié)構(gòu)為 x/m，該反應(yīng)可用來(lái)檢驗(yàn)Cr₂O₇^2-的存在．寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O．
（5）稱取重鉻酸鉀試樣5.00g配成250mL溶液，取出25.00mL，加入10mL 2mol•L^-1 H₂SO₄和足量碘化鉀（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），加入幾滴淀粉溶液做指示劑，用0.30mol•L^-1 Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．若實(shí)驗(yàn)中共用去Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液30.00mL，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為88.2%．（保留3位有效數(shù)字，K₂Cr₂O₇的摩爾質(zhì)量為294g/mol）

Answer 1

分析 鉻鐵礦的主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質(zhì)，加氫氧鈉固體和氧氣通過(guò)焙燒，得到NaCrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混系，因?yàn)镹aFeO₂水強(qiáng)烈水解，加水溶解得固體MgO、Fe（OH）₃，所以濾渣1為MgO、Fe（OH）₃，濾液1中含有NaCrO₄、NaOH、NaAlO₂，調(diào)節(jié)溶液的pH，使偏鋁鹽完全沉淀，繼續(xù)調(diào)節(jié)的pH使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，最后向溶加入氯化鉀，成溶解度的K₂Cr₂O₇，據(jù)此答題．

解答 解：鉻鐵礦的主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質(zhì)，加氫氧鈉固體和氧氣通過(guò)焙燒，得到NaCrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混系，因?yàn)镹aFeO₂水強(qiáng)烈水解，加水溶解得固體MgO、Fe（OH）₃，所以濾渣1為MgO、Fe（OH）₃，濾液1中含有NaCrO₄、NaOH、NaAlO₂，調(diào)節(jié)溶液的pH，使偏鋁鹽完全沉淀，繼續(xù)調(diào)節(jié)的pH使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，最后向溶加入氯化鉀，成溶解度的K₂Cr₂O₇，
（1）煅燒鉻鐵礦時(shí)FeO•Cr₂O₃生成Na₂CrO₄和NaFeO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，
故答案為：4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
（2）根據(jù)上面的分析可知，濾液1的溶質(zhì)除Na₂CrO₄外，還含有NaAlO₂、NaOH，濾渣1的成分是MgO、Fe（OH）₃，
故答案為：NaAlO₂、NaOH；MgO、Fe（OH）₃；
（3）向?yàn)V液2中繼續(xù)加入醋酸調(diào)pH＜5，加入酸，c（H⁺）增大，Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺平衡左移，使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，
故答案為：使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；
（4）酸性溶液中過(guò)氧化氫能使Cr₂O₇^2-變成藍(lán)色的CrO₅，根據(jù)元素守恒和電荷守恒可知，該反應(yīng)的離子方程式為Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O；
（5）重鉻酸鉀能將碘化鉀氧化成碘單質(zhì)，所以可以用淀粉作指示劑，鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺，所以根據(jù)電子得失守恒可得關(guān)系式K₂Cr₂O₇～3I₂，生成的碘用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，根據(jù)反應(yīng)I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，得關(guān)系式K₂Cr₂O₇～3I₂～6S₂O₃^2-，實(shí)驗(yàn)中共用去Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液30.00mL，其物質(zhì)的量為0.30mol•L^-1×30.00mL=0.009mol，根據(jù)關(guān)系式K₂Cr₂O₇～3I₂～6S₂O₃^2-，可知K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量為0.0015mol，產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為$\frac{0.0015mol×294g/mol}{5.00g×\frac{25.00mL}{250mL}}$×100%=88.2%，
故答案為：淀粉；88.2%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備程方案的分判斷物質(zhì)性質(zhì)的，題干信息的析理解操作步的注意問(wèn)題基本作方是解題關(guān)鍵，注意利用系式進(jìn)計(jì)算題目難度較．