Question

4．以鉻鐵礦（FeCr₂O₄）為原料利用鋁熱法冶鐵金屬鉻的主要流程如圖所示．

（1）鉻酸（H₂Cr₂O₇）可用于彩色玻璃的生產(chǎn)中，則CrO₃屬于酸性氧化物（填“酸性氧化物”或“堿性氧化物”）．
（2）步驟Ⅱ焙燒時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂．
（3）步驟Ⅲ濾渣的主要成分為Fe₂O₃（填化學(xué)式）．
（4）為防止步驟Ⅳ中形成Cr（OH）₃膠體，采用將硫粉分次加入的方法，其目的是減慢（填“加快”或“減慢”）反應(yīng)速率；步驟Ⅳ反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為3：4．
（5）步驟Ⅵ煅燒的化學(xué)方程式為2Cr（OH）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ Cr₂O₃+3H₂O．
（6）為了使反應(yīng)自動進(jìn)行，Ⅶ中加入的“發(fā)熱劑”可以是a（填字母）．
a．KClO₃       b．NaCl      c．Al₂O₃        d．堿石灰
（7）某工廠用該工藝冶煉金屬鉻時，10t的混料中鉻鐵礦的含量為67.2%，步驟Ⅰ鉻的損耗率為5%，步驟Ⅱ鉻的損耗率為8%，其余各步鉻的損耗率為5%，則最終得到鉻的質(zhì)量為2.59（保留兩位小數(shù)）t．

Answer 1

分析 以鉻鐵礦（FeCr₂O₄）為原料利用鋁熱法冶鐵金屬鉻，鉻鐵礦加入純堿通入空氣焙燒后加入水浸取過濾得到紅棕色濾渣為氧化鐵，濾液中加入硫粉和水蒸氣還原Na₂CrO₄，為防止步驟Ⅳ中形成Cr（OH）₃膠體，采用將硫粉分次加入的方法減慢反應(yīng)速率，過濾得到氫氧化鉻和硫代硫酸鈉溶液，灼燒氫氧化鉻分解得到氧化鉻，氧化鉻和金屬鋁混合加熱瓦發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成Cr，
（1）鉻酸（H₂Cr₂O₇）對應(yīng)鉻元素化合價+6價，CrO₃屬于鉻酸的酸酐為酸性氧化物；
（2）步驟Ⅱ焙燒時發(fā)生反應(yīng)是FeCr₂O₄）和碳酸鈉、氧氣高溫加熱生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、CO₂；
（3）紅棕色濾渣為氧化鐵；
（4）將硫粉分次加入的方法是減慢反應(yīng)速率，步驟Ⅳ反應(yīng)是Na₂CrO₄、S、H₂O反應(yīng)生成Cr（OH）₃、Na₂S₂O₃，結(jié)合電子守恒計算；
（5）氫氧化鉻受熱分解生成氧化鉻和水；
（6）該反應(yīng)原理是鋁熱反應(yīng)，首先鎂條起引燃作用，KClO₃在高溫下分解放出氧氣，使鎂條在氧氣中燃燒放出大量熱量為鋁熱反應(yīng)提供熱量；
（7）m（Cr）始=10t×67.2%×$\frac{52×2}{56+52×2+16×4}$=3.12t，已知步驟Ⅰ鉻的損耗率為5%，步驟Ⅱ鉻的損耗率為8%，其余各步鉻的損耗率為5%，結(jié)合元素守恒計算．

解答 解：以鉻鐵礦（FeCr₂O₄）為原料利用鋁熱法冶鐵金屬鉻，鉻鐵礦加入純堿通入空氣焙燒后加入水浸取過濾得到紅棕色濾渣為氧化鐵，濾液中加入硫粉和水蒸氣還原Na₂CrO₄，為防止步驟Ⅳ中形成Cr（OH）₃膠體，采用將硫粉分次加入的方法減慢反應(yīng)速率，過濾得到氫氧化鉻和硫代硫酸鈉溶液，灼燒氫氧化鉻分解得到氧化鉻，氧化鉻和金屬鋁混合加熱瓦發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成Cr，
（1）鉻酸（H₂Cr₂O₇）對應(yīng)鉻元素化合價+6價，CrO₃屬于鉻酸的酸酐，溶于水生成鉻酸，能和堿反應(yīng)生成鹽和水為酸性氧化物，
故答案為：酸性氧化物；
（2）步驟Ⅱ焙燒時發(fā)生反應(yīng)是FeCr₂O₄）和碳酸鈉、氧氣高溫加熱生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、CO₂，其中鐵元素化合價+2價變化為+3價，鉻元素化合價+3價變化為+6價，氧元素化合價0價變化為-2價，電子守恒配平得到反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂，
故答案為：4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂；
（3）步驟Ⅱ所得產(chǎn)物分析可知肼步驟Ⅲ浸取過濾后，鈉鹽溶于水，氧化鐵為紅棕色濾渣，紅棕色濾渣為氧化鐵，化學(xué)式為：Fe₂O₃，
故答案為：Fe₂O₃；
（4）將硫粉分次加入的方法是減慢反應(yīng)速率，防止步驟Ⅳ中形成Cr（OH）₃膠體，步驟Ⅳ反應(yīng)是Na₂CrO₄、S、H₂O反應(yīng)生成Cr（OH）₃、Na₂S₂O₃，結(jié)合電子守恒計算，硫元素化合價0價變化為+2價，S為還原劑總共化合價升高4價，鉻元素化合價+6價被還原為+3價，則Na₂CrO₄是氧化劑個元素化合價共降低3價，n（氧化產(chǎn)物）：n（還原產(chǎn)物）=n（還原劑）：n（氧化劑）=3：4，
故答案為：減慢；3：4；
（5）氫氧化鉻受熱分解生成氧化鉻和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cr（OH）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ Cr₂O₃+3H₂O，
故答案為；2Cr（OH）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ Cr₂O₃+3H₂O；
（6）該反應(yīng)原理是鋁熱反應(yīng)，首先鎂條起引燃作用，KClO₃在高溫下分解放出氧氣，使鎂條在氧氣中燃燒放出大量熱量為鋁熱反應(yīng)提供熱量，鋁粉將鉻元素從化合物中置換出來，所以鎂條和氯酸鉀提供反應(yīng)所需的熱量，Ⅶ中加入的“發(fā)熱劑”可以是KClO₃，
故答案為：a；
（7）m（Cr）始=10t×67.2%×$\frac{52×2}{56+52×2+16×4}$=3.12t，已知步驟Ⅰ鉻的損耗率為5%，步驟Ⅱ鉻的損耗率為8%，其余各步鉻的損耗率為5%，結(jié)合元素守恒計算，
m（Cr）終=3.12t×95%×92%×955=2.59t，
故答案為：2.59．

點評 本題考查了物質(zhì)分離提純、物質(zhì)性質(zhì)、除雜過程分析判斷、氧化還原反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)等知識點，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．