Question

鉻鐵礦的主要成分的化學(xué)式為FeO?Cr₂O₃，還含有SiO₂、Al₂O₃等雜質(zhì)．工業(yè)上常采用固體堿熔氧化法用鉻鐵礦粉制備重鉻酸鉀，流程為：

已知：①NaFeO₂遇水強(qiáng)烈水解；
②重鉻酸鉀為橙紅色針狀晶體，溶于水，不溶于乙醇，有強(qiáng)氧化性；
③2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
（1）灼燒操作一般在坩堝中進(jìn)行，下列物質(zhì)適合用來制作此實(shí)驗(yàn)坩堝材料的是

 

A．鐵       B．氧化鋁        C．石英         D．陶瓷
（2）①鉻鐵礦經(jīng)粉碎處理的目的是

 

．
②寫出Cr₂O₃和純堿、氧氣反應(yīng)生成Na₂CrO₄的化學(xué)方程式為

 

；
③NaFeO₂水浸時(shí)強(qiáng)烈水解生成氫氧化鐵沉淀，離子方程式為

 

．
（3）濾液1的成分除Na₂CrO₄、NaOH外，還含有（填化學(xué)式）

 

，
（4）通過途徑 I從Na₂CrO₄溶液獲得K₂Cr₂O₇晶體，操作步驟有：
“酸化”→加KCl固體→蒸發(fā)濃縮→操作a→過濾→洗滌→干燥．
①“酸化”步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH＜5，其目的是

 

；
②操作a的名稱

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：鉻鐵礦主要成分為FeO?Cr₂O₃，含有SiO₂、Al₂O₃等雜質(zhì)、混和NaOH，與足量空氣煅燒，4FeO?Cr₂O₃+7O₂+20NaOH

煅燒  .

8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、Na₂SiO₃、NaOH和NaAlO₂的混合體系，然后加水溶解，三價(jià)鐵水解，NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，得固體氫氧化鐵濾渣1和濾液Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH、NaAlO₂，再調(diào)節(jié)溶液的pH，使偏鋁酸鹽完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，硅酸鹽完全沉淀；過濾，使濾液酸化，使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，加KCl固體→蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌→干燥，得到K₂Cr₂O₇．
（1）根據(jù)步驟①在坩堝中進(jìn)行煅燒物質(zhì)含有強(qiáng)堿氫氧化鈉，氫氧化鈉能和二氧化硅反應(yīng)來解答；
（2）①根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的常見因素進(jìn)行解答；
②Cr₂O₃和純堿、氧氣反應(yīng)生成Na₂CrO₄、CO₂，利用電子守恒和原子守恒配平方程式；
③NaFeO₂水解，生成氫氧化鐵沉淀，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應(yīng)有NaOH，據(jù)此書寫離子方程式；
（3）根據(jù)流程分析濾液I的成分；
（4）①酸性條件下，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
②從溶液中提取溶質(zhì)的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；

解答： 解：鉻鐵礦主要成分為FeO?Cr₂O₃，含有SiO₂、Al₂O₃等雜質(zhì)、混和NaOH，與足量空氣煅燒，4FeO?Cr₂O₃+7O₂+20NaOH

煅燒  .

8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、Na₂SiO₃、NaOH和NaAlO₂的混合體系，然后加水溶解，三價(jià)鐵水解，NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，得固體氫氧化鐵濾渣1和濾液Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH、NaAlO₂，再調(diào)節(jié)溶液的pH，使偏鋁酸鹽完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，硅酸鹽完全沉淀；過濾，使濾液酸化，使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，加KCl固體→蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌→干燥，得到K₂Cr₂O₇．
（1）A．鐵坩堝含有鐵，鐵與氫氧化鈉不反應(yīng)，故A正確；
B．三氧化二鋁能和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，故B錯(cuò)誤；
C．石英中含有二氧化硅，二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D．陶瓷中含有二氧化硅，二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：A；
（2）①固體的表面積越大，反應(yīng)速率越大，鉻鐵礦經(jīng)粉碎處理，能使鉻鐵礦的表面積增大，增大了與氧氣 接觸面積，所以反應(yīng)速率加快；
故答案為：增大反應(yīng)物的表面積，加快反應(yīng)速率；
②高溫條件下，Cr₂O₃和純堿、氧氣反應(yīng)生成Na₂CrO₄、CO₂，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cr₂O₃+3O₂+4Na₂CO₃

高溫  .

4Na₂CrO₄+4CO₂↑；
故答案為：2Cr₂O₃+3O₂+4Na₂CO₃

高溫  .

4Na₂CrO₄+4CO₂↑；
③NaFeO₂水解，生成氫氧化鐵沉淀，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應(yīng)有NaOH，化學(xué)方程式為：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，
故答案為：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH；
（3）由流程分析可知濾液I中含有Na₂CrO₄、NaFeO₂、Na₂SiO₃、NaOH和NaAlO₂，故答案為：NaAlO₂、Na₂SiO₃；
（4）①①“酸化”步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH＜5，酸性條件下，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，增大氫離子的濃度平衡正向移動(dòng)，盡量將CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；
故答案為：使2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O 的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，盡量將CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；
②從溶液中提取溶質(zhì)的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，則操作a為冷卻結(jié)晶，故答案為：冷卻結(jié)晶．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的流程分析和產(chǎn)物判斷，題目難度中等，把握生產(chǎn)流程是解題的關(guān)鍵，注意物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和對基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．