Question

16．鉻鐵礦的主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質，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遇水強烈水解   ②Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺
請根據(jù)題意回答下列問題：
（1）煅燒鉻鐵礦生成Na₂CrO₄和NaFeO₂反應的化學方程式是4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
（2）濾液1的溶質除Na₂CrO₄外，還含有NaAlO₂、NaOH（填化學式，下同），濾渣1的成分是MgO、Fe（OH）₃．
（3）向濾液2中繼續(xù)加入醋酸調pH＜5，其目的是加入酸，c（H⁺）增大，Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺平衡左移，使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-．
（4）酸性溶液中過氧化氫能使Cr₂O₇^2-變成藍色的CrO₅，其分子結構為，該反應
可用來檢驗Cr₂O₇^2-的存在．寫出反應的離子方程式Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O，該反應不屬于（填“屬于”或“不屬于”）氧化還原反應．
（5）稱取重鉻酸鉀試樣5.00g配成250mL溶液，取出25mL，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標準溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．若實驗中共用去Na₂S₂O₃標準溶液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的摩爾質量為294g/mol）

Answer 1

分析 鉻鐵礦中主要有FeO•Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質，加入氫氧化鈉固體和氧氣通過焙燒，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合體系，因為NaFeO₂遇水強烈水解，加水溶解得固體MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂，再調節(jié)溶液的pH，使偏鋁酸鹽完全沉淀，繼續(xù)調節(jié)溶液的pH使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，最后向所得溶液中加入氯化鉀，生成溶解度極小的K₂Cr₂O₇，
（1）根據(jù)Na₂CrO₄和NaFeO₂的性質，鉻元素由+3價升到+6價，鐵元素由+2價升高到+3價，氧元素化合價降低，根據(jù)氧化還原反應化合價升降守恒配平；
（2）加入氫氧化鈉固體和氧氣通過焙燒，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合體系，因為NaFeO₂遇水強烈水解，加水溶解得固體MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂；
（3）Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，加大氫離子濃度使反應平衡逆向移動，將CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-；
（4）過氧化氫能使Cr₂O₇^2-變成藍色的CrO₅，根據(jù)電荷守恒和原子守恒配平，根據(jù)結構可知，元素化合價沒有變化；
（5）根據(jù)反應Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 中碘單質的性質選擇指示劑，利用關系式Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-進行計算．

解答 解：鉻鐵礦中主要有FeO•Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質，加入氫氧化鈉固體和氧氣通過焙燒，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合體系，因為NaFeO₂遇水強烈水解，加水溶解得固體MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂，再調節(jié)溶液的pH，使偏鋁酸鹽完全沉淀，繼續(xù)調節(jié)溶液的pH使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，最后向所得溶液中加入氯化鉀，生成溶解度極小的K₂Cr₂O₇，
（1）根據(jù)Na₂CrO₄和NaFeO₂的性質，鉻元素由+3價升到+6價，鐵元素由+2價升高到+3價，氧元素化合價降低，反應的方程式為4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，
故答案為：4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
（2）加入氫氧化鈉固體和氧氣通過焙燒，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合體系，因為NaFeO₂遇水強烈水解，加水溶解得固體MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂；濾液1的成分除Na₂CrO₄外，還含有NaOH、NaAlO₂，濾渣1為MgO、Fe（OH）₃，
故答案為：NaAlO₂、NaOH；MgO、Fe（OH）₃；
（3）Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，向濾液2中繼續(xù)加入醋酸調pH＜5，加大氫離子濃度使反應平衡逆向移動，將CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，
故答案為：加入酸，c（H⁺）增大，Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺平衡左移，使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-；
（4）過氧化氫能使Cr₂O₇^2-變成藍色的CrO₅，根據(jù)電荷守恒和原子守恒知方程式為Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O，因為CrO₅的分子結構為，總共形成了6個鍵，說明Cr元素的化合物價沒有發(fā)生改變，過氧化氫的化合價也沒改變，故不屬于氧化還原反應，
故答案為：Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O；不屬于；
（5）根據(jù)反應Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 中碘單質的產(chǎn)生于消耗情況選擇淀粉作為指示劑，當溶液由藍色恰好變?yōu)闊o色且半分鐘不回復原來的顏色，說明達到了滴定終點，由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在
    Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，
     1       6
     n       0.30×0.030mol
則250ml含重鉻酸鉀的物質的量為n=$\frac{0.30×0.030mol}{6}$×10，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度為$\frac{0.30×0.030mol×10×294}{6×5.00}$×100%=88.2%，
故答案為：淀粉；88.2%．

點評 本題考查了物質制備流程和方案的分析判斷，物質性質的應用，題干信息的分析理解，操作步驟的注意問題和基本操作方法是解題關鍵，注意利用關系式進行計算，題目難度較大．