Question

4．重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）是工業(yè)生產(chǎn)和實驗室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦（主要成份為FeO•Cr₂O₃）為原料來生產(chǎn)．實驗室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K₂Cr₂O₇的主要工藝如下，涉及的主要反應是：
6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O，

試回答下列問題：
（1）在反應器①中，有Na₂CrO₄生成，同時Fe₂O₃轉(zhuǎn)變?yōu)镹aFeO₂，雜質(zhì)SiO₂、Al₂O₃與純堿反應轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}，寫出氧化鋁與碳酸鈉反應的化學方程式：Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．
（2）NaFeO₂能強烈水解，在操作②生成沉淀而除去，寫出該反應的化學方程式：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH
（3）操作③的目的是什么，用簡要的文字說明：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方向移動，當pH調(diào)到7～8時能使它們完全水解生成沉淀，除去SiO₃^2-和AlO₂^-．
（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）稱取重鉻酸鉀試樣2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol/LH₂SO₄和足量碘化鉀（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），放于暗處5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃標準溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．
①判斷達到滴定終點的現(xiàn)象是當?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液，溶液藍色褪去且半分鐘內(nèi)不再變化；
②若實驗中共用去Na₂S₂O₃標準溶液40.00mL，則所得產(chǎn)品的中重鉻酸鉀的純度（設(shè)整個過程中其它雜質(zhì)不參與反應）94.08%．

Answer 1

分析 由流程可知，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）氧化鋁和碳酸鈉反應生成偏鋁酸鈉和二氧化碳；
（2）NaFeO₂能強烈水解，生成氫氧化鐵沉淀；
（3）③調(diào)節(jié)后溶液的pH比原來降低，是因降低pH，促進水解平衡正向移動；
（4）CrO₄^2-和酸反應生成Cr₂O₇^2-和水；
（5）①達到滴定終點時顏色突變且30s不變色；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，以此計算．

解答 解：（1）氧化鋁和碳酸鈉反應生成偏鋁酸鈉和二氧化碳，反應方程式為：Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，
故答案為：Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
（2）NaFeO₂能強烈水解，生成氫氧化鐵沉淀，該水解反應為NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，
故答案為：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH；
（3）③調(diào)節(jié)后溶液的pH比原來降低，是由于硅酸鈉和偏鋁酸鈉在溶液中發(fā)生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反應方向移動，當pH調(diào)到7～8時能使它們完全水解生成沉淀，
故答案為：由于硅酸鈉和偏鋁酸鈉在溶液中發(fā)生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反應方向移動，當pH調(diào)到7～8時能使它們完全水解生成沉淀，除去SiO₃^2-和AlO₂^-；
（4）CrO₄^2-和酸反應生成Cr₂O₇^2-和水，轉(zhuǎn)化方程式為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（5）①達到滴定終點時，當?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液，溶液藍色褪去且半分鐘內(nèi)不再變化，
故答案為：當?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液，溶液藍色褪去且半分鐘內(nèi)不再變化；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，
存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，
     1       6
    n       0.1200mol/L×0.040L
n=0.0008mol
250ml溶液中含有Cr₂O₇^2-物質(zhì)的量為0.0008mol×$\frac{250}{25}$=0.008mol；
所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度=$\frac{0.008mol×294g/mol}{2.500g}$×100%=94.08%，
故答案為：94.08%．

點評 本題考查混合物的分離、提純，明確流程中操作的目的是解答的關(guān)鍵，注意利用關(guān)系式計算，（5）為解答的難點，題目難度中等．