紅礬鈉(重鉻酸鈉:Na2Cr2O7?2H2O)是重要的基本化工原料,在印染工業(yè)、電鍍工業(yè)和皮革工業(yè)中作助劑,在化學(xué)工業(yè)和制藥工業(yè)中也用作氧化劑,應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛.
(1)實(shí)驗(yàn)室中紅礬鈉可用鉻鐵礦(主要成分:FeO?Cr2O3)利用以下過程來制。

①步驟I中反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
4FeO?Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2?8Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2;△H<0
該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為
K=
c(CO2)8
c(O2)7
K=
c(CO2)8
c(O2)7

②圖1、圖2表示該反應(yīng)在t1時(shí)達(dá)到平衡、在t2時(shí)因改變某個(gè)條件而發(fā)生變化的曲線:
由圖1判斷,反應(yīng)進(jìn)行至t2min時(shí),曲線發(fā)生變化的原因是
t2時(shí)對平衡體系降溫
t2時(shí)對平衡體系降溫
(用文字表達(dá)).
由圖2判斷,t2min到t3 min 的曲線變化的原因可能是
b
b
(填編號)
a.升高溫度        b.加了催化劑  c.將原料粉碎      d.縮小容器體積

(2)步驟Ⅱ中所得溶液顯堿性,其中除含有Na2CrO4外還含有鋁、硅元素的化合物,它們的化學(xué)式可能是
Na[A1(OH)4](或NaA1O2
Na[A1(OH)4](或NaA1O2
、
Na2SiO3
Na2SiO3

①步驟Ⅲ需將溶液的pH調(diào)至7~8并煮沸,其目的是
除去[A1(OH)4]-(或A1O2-)、SiO32-等雜質(zhì)
除去[A1(OH)4]-(或A1O2-)、SiO32-等雜質(zhì)

②步驟Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:
2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O
分析:(1)①根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式的含義和書寫方法來回答;
②由圖1判斷,反應(yīng)進(jìn)行至t2min時(shí),二氧化碳的濃度均在原來基礎(chǔ)上減小,氧氣的濃度在原來基礎(chǔ)上是增大的,一定不是二者的濃度變化導(dǎo)致的;由圖2判斷,t2min到t3min 正逆反應(yīng)速率仍相等,化學(xué)平衡不移動;
(2)根據(jù)鉻鐵礦中含有Al2O3、MgO、SiO2等雜質(zhì)所發(fā)生的反應(yīng)來回答;
①將溶液的pH調(diào)至7~8并煮沸,可以將一部分雜質(zhì)離子除去;
②CrO42-在酸性環(huán)境下可以轉(zhuǎn)化為重鉻酸根.
解答:解:(1)①根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式=
各個(gè)生成物平衡濃度的系數(shù)次方的乘積
各個(gè)反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積
,所以K=
c(CO2)8
c(O2)7
,故答案為:K=
c(CO2)8
c(O2)7
;
②由圖1判斷,反應(yīng)進(jìn)行至t2min時(shí),二氧化碳的濃度均在原來基礎(chǔ)上減小,氧氣的濃度在原來基礎(chǔ)上是增大的,說明平衡正向移動,可以是降低溫度,故答案為:t2 時(shí)對平衡體系降溫;由圖2判斷,t2min到t3 min 正逆反應(yīng)速率加快并且仍相等,化學(xué)平衡不移動,則一定是加入了催化劑,故答案為:b;
(2)鉻鐵礦的主要成份為FeO?Cr2O3,還含有Al2O3、MgO、SiO2等雜質(zhì),當(dāng)加入純堿氧化的過程中,發(fā)生副反應(yīng):SiO2+Na2CO3
  △  
.
 
Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO3
  △  
.
 
2NaAlO2+CO2↑,故答案為:Na[A1(OH)4](或NaA1O2)、Na2SiO3;
①將溶液的pH調(diào)至7~8并煮沸,可以將[A1(OH)4]-(或A1O2-)、SiO32-等離子轉(zhuǎn)化為沉淀而除去,故答案為:除去[A1(OH)4]-(或A1O2-)、SiO32-等雜質(zhì);
②CrO42-在酸性環(huán)境下可以轉(zhuǎn)化為重鉻酸根,即2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O,故答案為:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O.
點(diǎn)評:本題是一道化學(xué)平衡常數(shù)和影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素的一道綜合題,注意利用習(xí)題中的信息來解答,題目難度較大.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2013?江門一模)化工原料紅礬鈉(重鉻酸鈉:Na2Cr207-2H20)主要是以鉻鐵礦(主要成份為FeO-Cr2O3,還含有A1203,Si02等雜質(zhì))為主要原料生產(chǎn),其主要工藝流程如圖1:

步驟①中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為:Fe0?Cr2O3+8Na2C03+702=8Na2Cr04+2Fe2O3+8C02
(I)①中反應(yīng)是在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行,反應(yīng)時(shí)需不斷攪拌,其作用是
增大反應(yīng)物的接觸面積,加快反應(yīng)速率
增大反應(yīng)物的接觸面積,加快反應(yīng)速率

(2)雜質(zhì)A1203,SiO2在①中轉(zhuǎn)化的化學(xué)反應(yīng)方程式為
Al2O3+Na2CO3
 高溫 
.
 
2NaAlO2+CO2↑;SiO2+Na2CO3
 高溫 
.
 
Na2SiO3+CO2
Al2O3+Na2CO3
 高溫 
.
 
2NaAlO2+CO2↑;SiO2+Na2CO3
 高溫 
.
 
Na2SiO3+CO2

(3)用化學(xué)平衡移動原理說明③中煮沸的作用是
水解吸熱,煮沸促進(jìn)AlO2-+2H2O?Al(OH)3+OH-,SiO32-+H2O?HSiO3-+OH-水解平衡向右移動,生成氫氧化鋁、硅酸沉淀
水解吸熱,煮沸促進(jìn)AlO2-+2H2O?Al(OH)3+OH-,SiO32-+H2O?HSiO3-+OH-水解平衡向右移動,生成氫氧化鋁、硅酸沉淀
(用離子方程式結(jié)合文字說明),若調(diào)節(jié)pH過低產(chǎn)生的影響是
H+將水解生成的氫氧化鋁沉淀溶解,雜質(zhì)Al3+難與Na2CrO4分離
H+將水解生成的氫氧化鋁沉淀溶解,雜質(zhì)Al3+難與Na2CrO4分離

(4)⑤中酸化是使Cr042一轉(zhuǎn)化為Cr2072一,寫出該反應(yīng)的離子方程式:
2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O

(5)工業(yè)上還可用電解法制備重鉻酸鈉,其裝置示意圖如圖2:
陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:
陰極:4H2O+4e-═4OH-+2H2↑或2H2O+2e-═2OH-+H2
或4H++4e═2H2↑或2H++2e═H2
陰極:4H2O+4e-═4OH-+2H2↑或2H2O+2e-═2OH-+H2
或4H++4e═2H2↑或2H++2e═H2

陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:
陽極:2H2O-4e-═O2↑+4H+或4OH--4e-═O2↑+2H2O
陽極:2H2O-4e-═O2↑+4H+或4OH--4e-═O2↑+2H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

紅礬鈉(重鉻酸鈉:Na2Cr2O7?2H2O)是重要的基礎(chǔ)化工原料.鉻常見價(jià)態(tài)有+3、+6價(jià).鉻的主要自然資源是鉻鐵礦FeCr2O4(含有Al2O3、MgO、SiO2等雜質(zhì)),實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)以鉻鐵礦為原料生產(chǎn)紅礬鈉的主要流程如圖1所示:
精英家教網(wǎng)
①中主要反應(yīng):4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2
高溫
8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
①中副反應(yīng):Al2O3+Na2CO3
高溫
2NaAlO2+CO2↑,SiO2+Na2CO3
高溫
Na2SiO3+CO2
請回答下列問題:
(1)FeCr2O4化學(xué)名為亞鉻酸亞鐵,寫出它的氧化物形式
 
.步驟“①”的反應(yīng)器材質(zhì)應(yīng)選用
 
(填“瓷質(zhì)”、“鐵質(zhì)”或“石英質(zhì)”).
(2)“②”中濾渣1的成分是
 
,“③”中調(diào)pH值是
 
 (填“調(diào)高”或“調(diào)低”),“④”中 濾渣2的成分是
 

(3)“⑤”酸化的目的是使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-,寫出平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式:
 

(4)如圖2所示是Na2Cr2O7?2H2O和Na2SO4的溶解度曲線,則操作Ⅰ是
 
,操作Ⅱ是
 
(填序號).
①蒸發(fā)濃縮,趁熱過濾          
②降溫結(jié)晶,過濾
(5)已知某鉻鐵礦含鉻元素34%,進(jìn)行步驟①~④中損失2%,步驟⑤~⑦中產(chǎn)率為92%,則1噸該礦石理論上可生產(chǎn)紅礬鈉
 
噸(保留2位小數(shù)).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

紅礬鈉(重鉻酸鈉:Na2Cr2O7·2H2O)是重要的基礎(chǔ)化工原料。鉻常見價(jià)態(tài)有+3、+6價(jià)。鉻的主要自然資源是鉻鐵礦FeCr2O4(含有Al2O3、MgO、SiO2等雜質(zhì)),實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)以鉻鐵礦為原料生產(chǎn)紅礬鈉的主要流程如下:

①中主要反應(yīng):4 FeCr2O4 + 8Na2CO3+ 7O2  8Na2CrO4 + 2Fe2O3+ 8CO2

①中副反應(yīng):Al2O3 + Na2CO3 2NaAlO2 + CO2↑,SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2

請回答下列問題:

(1)FeCr2O4化學(xué)名為亞鉻酸亞鐵,寫出它的氧化物形式________________。步驟“①”的反應(yīng)器材質(zhì)應(yīng)選用__________(填“瓷質(zhì)”、“鐵質(zhì)”或“石英質(zhì)”)。

(2)“②”中濾渣1的成分是__________,“③”中調(diào)pH值是_______ (填“調(diào)高”或“調(diào)低”),“④”中濾渣2的成分是___________。

(3)“⑤”酸化的目的是使CrO42轉(zhuǎn)化為Cr2O72,寫出平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式:__________________________。

(4)上圖是Na2Cr2O7·2H2O和Na2SO4的溶解度曲線,則操作I是______,操作II是______(填序號)。

①蒸發(fā)濃縮,趁熱過濾②降溫結(jié)晶,過濾

(5)已知某鉻鐵礦含鉻元素34%,進(jìn)行步驟①~④中損失2%,步驟⑤~⑦中產(chǎn)率為92%,則1噸該礦石理論上可生產(chǎn)紅礬鈉_______噸(保留2位小數(shù))。

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2010年四川綿陽高考預(yù)測(綜合題)化學(xué)卷 題型:實(shí)驗(yàn)題

(16分)(Ⅰ)下列實(shí)驗(yàn)操作或?qū)嶒?yàn)敘述正確的是(   )
A.可用過濾的方法除去氫氧化鐵膠體中少量的氯化鐵
B.用酸式滴定管量取18.80mL的碳酸鈉溶液
C.配制0.1mol/L的硫酸時(shí),用量筒量取濃硫酸,要洗滌量筒,否則配制的溶液濃度偏低
D.振蕩用飽和的碳酸鈉溶液吸收乙酸乙酯的試管,發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出,它是CO2氣體
E.實(shí)驗(yàn)室制取氨氣時(shí),常用無水氯化鈣進(jìn)行干燥
(Ⅱ)紅礬鈉(重鉻酸鈉:Na2Cr2O2·2H2O)是重要的基本化工原料,在印染工業(yè)、電鍍工業(yè)和皮革工業(yè)中作助劑,在化學(xué)工業(yè)和制藥工業(yè)中用作氧化劑,應(yīng)用十分廣泛。
(1)實(shí)驗(yàn)室中紅礬鈉可用鉻鐵礦(主要成分:FeO·Cr2O3)作原料利用以下過程來制取。

①步驟I中反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
4FeO·Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O28Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為)_____________,在常溫下該反應(yīng)速率極慢,下列措施中不能使反應(yīng)速率增大的是____________ 。
A、升高溫度    B、將原料粉碎     C、增加純堿的用量    D、通入過量的空氣
②步驟Ⅱ中所得溶液顯堿性,其中除含有Na2CrO4外,還含有鋁、硅元素的化合物,它們的化學(xué)式可能是__________。
③步驟Ⅲ需將溶液的pH調(diào)至7~8并煮沸,其目的是_________________________________。
④步驟Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________。
(2)將紅礬鈉與KCl固體按1:2(物質(zhì)的量之比)混合溶于水后經(jīng)適當(dāng)操作可得到K2Cr2O7晶體。請?zhí)顚懕碇锌崭,完成上述過程

序號
實(shí)驗(yàn)步驟
簡述實(shí)驗(yàn)操作(不必?cái)⑹鋈绾谓M裝實(shí)驗(yàn)裝置)

溶解
將混合物放入燒杯中、加水、充分?jǐn)嚢柚钡焦腆w不能溶解

 
 

 
 

 
 

過濾、干燥
得到K2Cr2O7晶體
 

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