Question

18．重鉻酸鉀是工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃）為原料生產(chǎn)．實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K₂Cr₂O₇的主要工藝如下，涉及的主要反應(yīng)是：FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃=12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O．

試回答下列問題：
（1）在反應(yīng)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(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}，寫出二氧化硅、氧化鋁分別與碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂、Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．
（2）NaFeO₂能強(qiáng)烈水解，在操作②中生成沉淀而除去，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：FeO₂^-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+OH^-．
簡述檢驗(yàn)溶液中是否存在Fe³⁺的方法是：取該溶液少許于試管中，然后向該試管中滴加幾滴KSCN溶液，若溶液立即變成血紅色證明溶液中含F(xiàn)e³⁺，若無明顯變化證明不含F(xiàn)e³⁺．
（3）操作③的目的是什么，用簡要的文字和化學(xué)方程式說明：由于硅酸鈉和偏鋁酸鈉發(fā)生水解：SiO₃^2-+2H₂O?H₂SiO₃+2OH^-（或SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-，HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-，AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃+OH^-），降低pH值有利于平衡向正反應(yīng)方向移動，當(dāng)pH調(diào)到7～8時，使它們水解完全．
（4）操作④中，酸化時，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，寫出平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（5）鉻（Cr）與鋁的性質(zhì)相似，試寫出Cr（OH）₃溶于NaOH 溶液所發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O．

Answer 1

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、氯酸鉀浸取過濾得到濾液調(diào)節(jié)溶液PH除去鋁和硅酸根離子，過濾得到Na₂CrO₄溶液，酸化后加入氯化鉀濃縮過濾干燥得到重鉻酸鉀，
（1）Al₂O₃與純堿反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}偏鋁酸鈉和二氧化碳，二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳；
（2）NaFeO₂能強(qiáng)烈水解，生成氫氧化鐵和氫氧化鈉；檢驗(yàn)Fe³⁺的方法是用KSCN 溶液；
（3）硅酸鈉和偏鋁酸鈉易發(fā)生水解，根據(jù)水解平衡移動原理來回答；
（4）在酸性環(huán)境下，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，據(jù)此來書寫方程式；
（5）鉻（Cr）與鋁的性質(zhì)相似，Cr（OH）₃溶于NaOH 溶液發(fā)生反應(yīng)生成NaCrO₂；

解答 解：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、氯酸鉀浸取過濾得到濾液調(diào)節(jié)溶液PH除去鋁和硅酸根離子，過濾得到Na₂CrO₄溶液，酸化后加入氯化鉀濃縮過濾干燥得到重鉻酸鉀，
（1）二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，該反應(yīng)為SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂，Al₂O₃與純堿反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}，生成NaAlO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，
故答案為：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂；Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
（2）NaFeO₂能強(qiáng)烈水解，為強(qiáng)堿弱酸液，水解呈堿性，生成氫氧化鐵沉淀，反應(yīng)的離子方程式為FeO₂^-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+OH^-，檢驗(yàn)溶液中是否存在Fe³⁺的方法是取該溶液少許于試管中，然后向該試管中滴加幾滴KSCN 溶液，若溶液立即變成血紅色證明溶液中含F(xiàn)e³⁺，若無明顯變化證明不含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：FeO₂^-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+OH^-；取該溶液少許于試管中，然后向該試管中滴加幾滴KSCN 溶液，若溶液立即變成血紅色證明溶液中含F(xiàn)e³⁺，若無明顯變化證明不含F(xiàn)e³⁺；
（3）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，當(dāng)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發(fā)生水解：SiO₃^2-+2H₂O?H₂SiO₃+2OH^-（或SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-，HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-，AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃+OH^-），降低pH值有利于平衡向正反應(yīng)方向移動，當(dāng)pH調(diào)到7～8時，使它們水解完全；
（4）在酸性環(huán)境下，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，即2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（5）鉻（Cr）與鋁的性質(zhì)相似，Cr（OH）₃溶于NaOH 溶液發(fā)生反應(yīng)生成NaCrO₂，反應(yīng)的離子方程式為Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，
故答案為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生有關(guān)鹽的水解以及元素及其化合物等方面的綜合知識，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度中等．