Question

鉻鐵礦主要成分為FeO?Cr₂O₃，還含有雜質(zhì)Al₂O₃．一般鉻鐵礦中Cr₂O₃質(zhì)量分數(shù)約為40%．由鉻鐵礦制備重鉻酸鉀的方法如下：

已知：
①4FeO?Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂

750℃  .

8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃

750℃  .

2NaAlO₂+CO₂↑；
③Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺
根據(jù)題意回答下列問題：
（1）操作I為

 

，固體X中主要含有

 

（填寫化學式）；要檢測酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，應該使用

 

（填寫儀器或試劑名稱）．
（2）酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH＜5，其目的是

 

．
（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、

 

、過濾、

 

、干燥．
（4）固體Y中主要含有氫氧化鋁，請寫出調(diào)節(jié)溶液的pH=7～8時生成氫氧化鋁的離子方程式

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：鉻鐵礦通過焙燒，生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、MgO和NaAlO₂的混合體系，然后加水溶解得固體Fe₂O₃、MgO和溶液Na₂CrO₄、NaAlO₂，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CrO₄^2-轉(zhuǎn)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）依據(jù)流程圖和題干反應分析判斷固體X的成分；通常PH試紙只能測定溶液PH的整數(shù)，測定PH是小數(shù)的需要用精確試紙或pH計；
（2）結(jié)合流程圖和反應過程中得到物質(zhì)分析，酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH＜5為了轉(zhuǎn)化CrO₄^2-離子為Cr₂O₇^2-；
（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，過濾洗滌步驟分析回答；
（4）調(diào)節(jié)溶液的pH=7～8時，醋酸可以和偏鋁酸根離子之間反應生成氫氧化鋁沉淀．

解答： 解：（1）鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO?Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質(zhì)，加入氧氣和碳酸鈉，發(fā)生反應為：
①4FeO?Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂

750℃  .

8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃

750℃  .

2NaAlO₂+CO₂↑；
③Cr₂CO₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺．
操作Ⅰ是過濾，得到固體X為Fe₂O₃、MgO；要檢測酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，普通pH試紙只能測定溶液pH到整數(shù)，是近似測定，準確測定需要用pH計或精確pH試紙，
故答案為：過濾；Fe₂O₃、MgO；pH計或精密pH試紙；
（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)合反應平衡Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，加入酸，氫離子濃度增大，平衡左移，作用是使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，故答案為：使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；
（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、過濾、洗滌、干燥得到晶體，
故答案為：冷卻結(jié)晶，洗滌；
（4）調(diào)節(jié)溶液的pH=7～8時，醋酸可以和偏鋁酸根離子之間反應生成氫氧化鋁沉淀，反應為：CH₃COOH+AlO₂^-+H₂O=Al（OH）₃↓+CH₃COO^-，故答案為：CH₃COOH+AlO₂^-+H₂O=Al（OH）₃↓+CH₃COO^-．

點評：本題考查了物質(zhì)制備流程和方案的分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)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(guān)鍵，題目難度大．