Question

5．紅礬鈉（重鉻酸鈉：Na₂Cr₂O₇•2H₂O）是重要的基本化工原料，在印染工業(yè)、電鍍工業(yè)和皮革工業(yè)中作輔助劑，在化學(xué)工業(yè)和制藥工業(yè)中也可做氧化劑，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛．實(shí)驗(yàn)室中紅礬鈉可用一種鉻鐵礦（主要成分：FeO•Cr₂O₃，還含有少量的Al₂O₃）通過(guò)以下圖1過(guò)程來(lái)制取．
回答下列問(wèn)題：

（1）步驟Ⅰ中反應(yīng)化學(xué)方程式為4FeO₂•Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂（g）═8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂（g）．
①在實(shí)驗(yàn)室，步驟Ⅰ應(yīng)在鐵（填“陶瓷”或“鐵”）坩堝中完成．
②在常溫下該反應(yīng)速率極慢，下列措施中能使反應(yīng)速率增大的是AC（填字母）．
A．將原料粉碎　B．增加純堿的用量　C．升高溫度
（2）步驟Ⅱ中NaOH的作用是Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）．
（3）步驟Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；反應(yīng)完成的標(biāo)志是溶液由黃色變成橙色．
（4）利用下面的復(fù)分解反應(yīng)，將紅礬鈉與KCl固體按1：2物質(zhì)的量之比混合溶于水后經(jīng)適當(dāng)操作可得到K₂Cr₂O₇晶體：Na₂Cr₂O₇+2KCl═K₂Cr₂O₇+2NaCl（已知：溫度對(duì)氯化鈉的溶解度影響很小，對(duì)重鉻酸鉀的溶解度影響較大）基本實(shí)驗(yàn)步驟為①溶解；②蒸發(fā)；③過(guò)濾；④冷卻，結(jié)晶，再過(guò)濾得K₂Cr₂O₇晶體．其中③應(yīng)在高溫（填“高溫”或“低溫”）條件下進(jìn)行．

Answer 1

分析 鉻鐵礦（主要成分：FeO•Cr₂O₃，還含有少量的Al₂O₃）氧化后亞鐵離子被氧化為鐵離子，鉻離子被氧化為+4價(jià)Na₂CrO₄，加入氫氧化鈉溶液浸取，鐵離子沉淀，氧化鋁溶解生成偏鋁酸鈉，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液PH，NaAlO₂等雜質(zhì)可以以沉淀的形式除去，水浸過(guò)濾后得到Na₂CrO₄溶液，加入硫酸酸化反應(yīng)為：2Na₂CrO₄+H₂SO₄?Na₂SO₄+Na₂Cr₂O₇+H₂O，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到晶體，以此解答該題．

解答 解：（1）①熔融狀態(tài)下碳酸鈉與二氧化硅等反應(yīng)，可導(dǎo)致瓷坩堝炸裂，應(yīng)在鐵坩堝中進(jìn)行，故答案為：鐵；
②增大反應(yīng)速率，可增大固體表面積、升高溫度，由于為固體，則加入固體的量濃度不變，不影響速率，故答案為：AC；
（2）步驟II中加入NaOH溶液時(shí)氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)：2NaOH+Al₂O₃=2NaAlO₂+H₂O，除去氧化鋁，NaAlO₂等雜質(zhì)可以以沉淀的形式除去，水浸過(guò)濾后得到Na₂CrO₄溶液，
故答案為：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；
（3）該步驟是CrO₄^2-到Cr₂O₇^2-的轉(zhuǎn)化，反應(yīng)的離子方程式為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，現(xiàn)象是溶液由黃色變成橙色，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；溶液由黃色變成橙色；
（4）NaCl的溶解度受溫度影響小，K₂Cr₂O₇的溶解度受溫度影響大，分離NaCl、K₂Cr₂O₇，將混合物溶解后，先蒸發(fā)濃縮析出NaCl，趁熱過(guò)濾防止K₂Cr₂O₇晶體，濾液經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到K₂Cr₂O₇晶體，
故答案為：②蒸發(fā)；③過(guò)濾；高溫．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，注意根據(jù)各問(wèn)題進(jìn)行分析解答，涉及化學(xué)反應(yīng)速率影響因素、物質(zhì)的分離提純，注意理解利用溶解度進(jìn)行物質(zhì)的分離，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ�難度中等．