Question

【題目】鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO·Cr2O3，還含有MgO、Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)，以下是以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的流程圖：

已知：①Na2CO3＋Al2O32NaAlO2＋CO2↑；

②Cr2O72-＋H2O2CrO42-＋2H＋。

根據(jù)題意回答下列問(wèn)題：

(1)“焙燒”時(shí)FeO·Cr2O3轉(zhuǎn)化為Na2CrO4和Fe2O3，寫出“焙燒”時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________。

(2)①要檢測(cè)“酸化”操作中溶液的pH是否等于4.5，應(yīng)該使用______(填字母代號(hào))。

a．廣泛pH試紙　

b．甲基橙

c．pH計(jì)

d．精密pH試紙

②“酸化”步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH＜5，其目的是_____________。

(3)“操作Ⅲ”由多步組成，獲得K2Cr2O7晶體的操作依次是：加入KCl固體、_____________、_____________、過(guò)濾、洗滌、干燥。

(4)相關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)如下表所示�！安僮鳍蟆敝邪l(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2Cr2O7＋2KCl===K2Cr2O7↓＋2NaCl。該反應(yīng)在溶液中能發(fā)生的理由是_____________。

物質(zhì)	KCl	NaCl	K2Cr2O7	Na2Cr2O7
溶解度
(g/100 g水)
0 ℃	28	35.7	4.7	163
40 ℃	40.1	36.4	26.3	215
80 ℃	51.3	38	73	376

(5)稱取重鉻酸鉀試樣5.000 g配成500 mL溶液，取出50.00 mL于碘量瓶中，加入20 mL 2 mol/L H2SO4溶液和足量碘化鉀，放于暗處5 min。然后加入100 mL水，加入3mL__________(填試劑名稱)作指示劑，用0.100 0 mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，若實(shí)驗(yàn)中共用去Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液48.00 mL，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為___________(保留3位有效數(shù)字)。(已知：Cr2O72-＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O；I2＋2S2O32-===2I－＋S4O62-)

Answer 1

【答案】4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O28Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2 cd 使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72- 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 相同溫度下K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7的小(或較低溫度下，四種物質(zhì)中K2Cr2O7的溶解度最小) 淀粉溶液 47.0%

【解析】

鉻鐵礦與碳酸鈉混合通過(guò)焙燒，得到Na2CrO4、Fe2O3、MgO和NaAlO2的混合體系，然后加水溶解得到固體Fe2O3、MgO和Na2CrO4、NaAlO2溶液，再調(diào)節(jié)溶液的pH，使偏鋁酸鹽完全沉淀，繼續(xù)調(diào)節(jié)溶液的pH使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，最后向所得溶液中加入氯化鉀，生成溶解度較小的K2Cr2O7。

（1）根據(jù)化合價(jià)升降法及元素守恒可配平化學(xué)方程式；

（2）①通常pH試紙只能測(cè)定溶液pH的整數(shù)，測(cè)定pH是小數(shù)的需要用精確試紙或pH計(jì)；

②結(jié)合流程圖和反應(yīng)過(guò)程中得到物質(zhì)分析，酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH＜5為了轉(zhuǎn)化CrO42-離子為Cr2O72-；

（3）溶液中得到溶質(zhì)晶體的方法是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌步驟分析回答；

（4）依據(jù)物質(zhì)溶解度比較分析，反應(yīng)向溶解度小的方向進(jìn)行；

（5）碘單質(zhì)遇到淀粉變藍(lán)，反應(yīng)的關(guān)系式為Cr2O72-～3I2～62S2O32-，由此計(jì)算即可。

（1）根據(jù)反應(yīng)中各物質(zhì)的元素化合價(jià)變化可知，鐵從＋2價(jià)變?yōu)椋?/span>3價(jià)，鉻從＋3價(jià)變?yōu)椋?/span>6價(jià)，氧從0價(jià)變?yōu)椋?/span>2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降法及元素守恒可配平化學(xué)方程式為

4FeOCr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑，故答案為：4FeOCr2O3＋8Na2CO3＋7O28Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2↑。

（2）①要檢測(cè)酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，普通pH試紙只能測(cè)定溶液pH到整數(shù)，是近似測(cè)定，準(zhǔn)確測(cè)定需要用pH計(jì)或精確pH試紙，故答案為：cd。

②酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH＜5，依據(jù)流程圖中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和制備目的可知，結(jié)合反應(yīng)平衡Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+，加入酸，氫離子濃度增大，平衡左移，作用是使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，故答案為：使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-。

（3）操作Ⅲ有多步組成，獲得K2Cr2O7晶體的操作依次是：加入KCl固體、蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得到晶體，故答案為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶。

（4）依據(jù)圖表物質(zhì)的溶解度分析對(duì)比，操作Ⅲ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7↓+2NaCl；說(shuō)明相同溫度下K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7的小(或較低溫度下，四種物質(zhì)中K2Cr2O7的溶解度最小)，

故答案為：相同溫度下K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7的小(或較低溫度下，四種物質(zhì)中K2Cr2O7的溶解度最小)。

（5）碘遇淀粉顯藍(lán)色，因此可以用淀粉作指示劑。根據(jù)Cr2O72-＋6I－＋14H＋=2Cr3＋＋3I2＋7H2O、I2＋2S2O32-=2I－＋S4O62-可得反應(yīng)的關(guān)系式為：Cr2O72-～3I2～62S2O32-，所以n(Cr2O72-)=0.1000mol/L×0.048L/6=0.0008mol，所以500mL重鉻酸鉀中n(Cr2O)=0.008mol，m(K2Cr2O7)=0.008mol×294gmol－1=2.352g，其純度=2.352g/5g×100%=47%，故答案為：淀粉溶液，47.0%。