Question

重鉻酸鉀是工業(yè)生產(chǎn)和實驗室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦（主要成分為FeO?Cr₂O₃，雜質為SiO₂、Al₂O₃）為原料生產(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目的是

 

．
（2）步驟③調節(jié)pH后過濾得渣是

 

．
（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

 

．
（4）用簡要的文字說明操作⑤加入KC1的原因

 

（5）目前處理酸性Cr₂O₇^2-廢水多采用鐵氧磁體法．該法是向廢水中加入FeSO₄?7H₂O將Cr₂O₇^2-還原成Cr³⁺，調節(jié)pH，F(xiàn)e、Cr轉化成相當于FeⅡ[Fe

Ⅲ x

Cr

Ⅲ (2-x)

]O₄（鐵氧磁體，羅馬數(shù)字表示元素價態(tài)）的沉淀．處理1mol Cr₂O₇^2-，需加入a mol FeSO₄?7H₂O，下列結論正確的是

 

．Ⅲ
A．x=0.5，a=8      B．x=0.5，a=10   C．x=1.5，a=8        D．x=1.5，a=10．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：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)重鉻酸鉀：在反應器①中，6FeO?Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃═12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O，有Na₂CrO₄生成，同時Fe₂O₃轉變?yōu)镹aFeO₂，雜質SiO₂、Al₂O₃與純堿反應轉變?yōu)榭扇苄喳}，NaFeO₂能強烈水解，為強堿弱酸液，水解呈堿性，生成氫氧化鐵沉淀，反應的離子方程式為FeO₂^-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+OH^-，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，操作④中酸化時，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，常溫下重鉻酸鉀的溶解度較小，操作⑤中利用Na₂Cr₂O₇+2KCl═K₂Cr₂O₇+2NaCl復分解反應，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)氧化還原反應中得失電子數(shù)相等，再結合原子守恒進行計算．

解答： 解：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)重鉻酸鉀：在反應器①中，6FeO?Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃═12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O，有Na₂CrO₄生成，同時Fe₂O₃轉變?yōu)镹aFeO₂，雜質SiO₂、Al₂O₃與純堿反應轉變?yōu)榭扇苄喳}，NaFeO₂能強烈水解，為強堿弱酸液，水解呈堿性，生成氫氧化鐵沉淀，反應的離子方程式為FeO₂^-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+OH^-，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，操作④中酸化時，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，常溫下重鉻酸鉀的溶解度較小，操作⑤中利用Na₂Cr₂O₇+2KCl═K₂Cr₂O₇+2NaCl復分解反應，得到重鉻酸鉀．
（1）增大接觸面積會加快反應速率，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的原因是：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Na₂Cr₂O₇+2KCl═K₂Cr₂O₇+2NaCl復分解反應，將溶液濃縮后，冷卻，即有大量重鉻酸鉀結晶析出，氯化鈉仍留在溶液中，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）處理1mol Cr₂O₇^2-，需加入a mol FeSO₄?7H₂O，根據(jù)鉻原子守恒得，1mol Cr₂O₇2-完全反應后生成

2

2-x

molFe^Ⅱ[Fe^Ⅲ_x?Cr^Ⅲ_2-x]O₄，根據(jù)鐵原子守恒得amol=

2(1+x)

2-x

mol①，
該反應中得失電子數(shù)相等，1mol×2×3=

2

2-x

mol×（3-2）×x，解得x=1.5，將x=1.5代入①得a=10，
故答案為：D．

點評：本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應、溶解平衡等問題，理解工藝流程以及根據(jù)轉移電子數(shù)相等及原子守恒來分析解答是關鍵，需要學生具有閱讀題目獲取信息能力和靈活運用基礎知識分析問題、解決問題能力，題目難度中等．