Question

11．重鉻酸鉀是工業(yè)生產(chǎn)和實驗室的重要氧化劑，重鉻酸鉀的溶解度隨溫度影響較大．工業(yè)上常用鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，雜質為SiO₂、Al₂O₃）為原料生產(chǎn)它，實驗室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K₂Cr₂O₇的主要工藝如圖．涉及的主要反應是：6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃=12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O

（1）堿浸前將鉻鐵礦粉碎的作用是增大接觸面積，增大反應速率．
（2）步驟③調節(jié)pH后過濾得到的濾渣是H₂SiO₃、Al（OH）₃．
（3）操作④中，酸化時，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，寫出平衡轉化的離子方程式2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（4）用簡要的文字說明操作⑤加入KCl的原因溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復分解反應，可得到重鉻酸鉀．
（5）已知在常溫下FeS 的 K_sp=6.25×10 ^-18，H₂S 飽和溶液中 c （H⁺）與 c （S^2-）之間存在如下關系：c² （H⁺）•c（S^2-）=1.0×10^-22．在該溫度下，將適量 FeS 投入硫化氫飽和溶液中，欲使溶液中（Fe²⁺）為 lmol/L，應調節(jié)溶液的c（H^十）為4×10^-3mol/L．

Answer 1

分析 流程分析可知，鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，雜質為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）依據(jù)影響化學反應速率的因素分析，增大接觸面積會加快反應速率；
（2）根據(jù)水解平衡移動判斷產(chǎn)物；
（3）在酸性環(huán)境下，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，據(jù)此來書寫方程式；
（4）操作⑤加入KCl的原因溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大；
（5）根據(jù)K_sp（FeS）=c（Fe²⁺）•c（S^2-）結合（Fe²⁺）為 lmol/L，可計算出硫離子的濃度，再根據(jù)c² （H⁺）•c（S^2-）=1.0×10^-22，計算出氫離子的濃度．

解答 解：（1）堿浸前將銘鐵礦粉碎的作用是增大接觸面積加快反應速率，
故答案為：增大接觸面積，增大反應速率；
（2）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調到7～8時能使它們完全水解生成沉淀，
故答案為：H₂SiO₃、Al（OH）₃；
（3）在酸性環(huán)境下，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，即2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（4）操作⑤加入KCl的原因溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復分解反應，可得到重鉻酸鉀；
故答案為：溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復分解反應，可得到重鉻酸鉀；
（5）根據(jù)K_sp（FeS）=c（Fe²⁺）•c（S^2-）=6.25×10 ^-18，結合（Fe²⁺）為 lmol/L，可知c（S^2-）=6.25×10 ^-18 mol/L，根據(jù)c²（H⁺）•c（S^2-）=1.0×10^-22，得c（H⁺）=$\sqrt{\frac{1.0×10{\;}^{-22}}{6.25×10{\;}^{-18}}}$mol/L=4×10 ^-3mol/L，
故答案為：4×10 ^-3mol/L．

點評 本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應、溶解平衡以及滴定操作等問題，題目難度中等，本題注意從質量守恒的角度利用關系式法計算．