Question

【題目】以鉻鐵礦(含FeO·Cr2O3、Al2O3、SiO2等)為原料制備二草酸鉻鉀的實(shí)驗(yàn)步驟如下:

回答下列問(wèn)題：

（1）若“熔融”在坩堝中進(jìn)行，其材質(zhì)可以是____(填“鐵”、“陶瓷”或“SiO2”)。

（2） FeO·Cr2O3與KClO3及Na2CO3發(fā)生反應(yīng)，生成Fe2O3、KCl、Na2CrO4和CO2的化學(xué)方程式為____________________________。

（3）熔融后的固體中含Na2CrO4、Fe2O3、Na2SiO3、NaAlO2、KCl等, 步驟①包含兩次過(guò)濾操作：一是水浸后過(guò)濾；二是調(diào)節(jié)所得濾液pH為7~8，加熱煮沸半小時(shí)，趁熱過(guò)濾。第一次過(guò)濾濾渣中的主要成分為______，第二次過(guò)濾濾渣的主要成分為_________。

（4）步驟②需加入酸，則加入稀硫酸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________。

（5）步驟④包含的具體操作有_____、_____，過(guò)濾、洗滌，再經(jīng)干燥得到K2Cr2O7晶體。(有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線如圖所示)

（6）已知K[Cr(C2O4)2]的相對(duì)分子質(zhì)量為267。采用熱重分析法測(cè)定K[Cr(C2O4)2]·nH2O樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù)目，將樣品加熱到80 ℃時(shí)，失掉全部結(jié)晶水，失重16.8%。K[Cr(C2O4)2]·nH2O晶體中n=____。

Answer 1

【答案】鐵 6FeO·Cr2O3+12Na2CO3+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12CO2↑ Fe2O3 Al(OH)3和H2SiO3 2CrO42-+2H+= Cr2O72-+H2O 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 3

【解析】

鉻鐵礦(含FeO·Cr2O3、Al2O3、SiO2等)為原料，加入氯酸鉀、碳酸鈉和氫氧化鈉在坩堝中熔融發(fā)生氧化還原反應(yīng)，熔融后的固體中含Na2CrO4、Fe2O3、Na2SiO3、NaAlO2、KCl等, 步驟①包含兩次過(guò)濾操作：一是水浸后過(guò)濾，氧化鐵不溶于水，其他物質(zhì)都為鉀鹽和鈉鹽，都可溶于水，則第一次過(guò)濾濾渣中的主要成分為Fe2O3；根據(jù)步驟①最后得到的為氯化鉀和鉻酸鈉，二是調(diào)節(jié)所得濾液pH為7~8，加熱煮沸半小時(shí)，使Na2SiO3、NaAlO2轉(zhuǎn)化為硅酸和氫氧化鋁沉淀，趁熱過(guò)濾。則第二次過(guò)濾濾渣的主要成分為Al(OH)3和H2SiO3；過(guò)濾后獲得含有氯化鉀和鉻酸鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值，加入適量的酸，使溶液中的鉻酸鈉轉(zhuǎn)化為重鉻酸鈉，向溶液中氯化鉀粉末，轉(zhuǎn)化為重鉻酸鉀和氯化鈉的混合溶液，利用重鉻酸鉀和氯化鈉的溶解度不同，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、用無(wú)水乙醇對(duì)晶體洗滌，再經(jīng)干燥得到K2Cr2O7晶體。

（1）熔融操作一般在坩堝中進(jìn)行，由于熔融過(guò)程加入氫氧化鈉和碳酸鈉，高溫下可與二氧化硅反應(yīng)，故不能選用瓷坩堝或SiO2坩堝，應(yīng)選用鐵坩堝。

答案為：鐵；

（2） 利用氧化還原反應(yīng)得失電子守恒，化學(xué)方程式為6FeO·Cr2O3+12Na2CO3+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12CO2↑，

答案為：6FeO·Cr2O3+12Na2CO3+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12CO2↑；

（3）步驟①包含兩次過(guò)濾操作：一是水浸后過(guò)濾，氧化鐵不溶于水，其他物質(zhì)都為鉀鹽和鈉鹽，都可溶于水，則第一次過(guò)濾濾渣中的主要成分為Fe2O3；根據(jù)步驟①最后得到的為氯化鉀和鉻酸鈉，二是調(diào)節(jié)所得濾液pH為7~8，加熱煮沸半小時(shí)，使Na2SiO3、NaAlO2轉(zhuǎn)化為硅酸和氫氧化鋁沉淀，趁熱過(guò)濾。則第二次過(guò)濾濾渣的主要成分為Al(OH)3和H2SiO3；

答案為： Fe2O3；Al(OH)3和H2SiO3；

（4）根據(jù)分析，步驟②需加入酸，目的是在酸性條件下，使溶液中的鉻酸鈉轉(zhuǎn)化為重鉻酸鈉，則加入稀硫酸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2CrO42-+2H+= Cr2O72-+H2O ，

答案為：2CrO42-+2H+= Cr2O72-+H2O；

（5）如圖所示，重鉻酸鉀和氯化鈉在一定溫度下的溶解度差別較大，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，可將重鉻酸鉀和氯化鈉分離，再用無(wú)水乙醇對(duì)晶體洗滌，再經(jīng)干燥得到K2Cr2O7晶體。

答案為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶；

（6） 已知K[Cr(C2O4)2]的相對(duì)分子質(zhì)量為267。采用熱重分析法測(cè)定K[Cr(C2O4)2]·nH2O樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù)目，將樣品加熱到80 ℃時(shí)，失掉全部結(jié)晶水，失重16.8%，，相對(duì)分子質(zhì)量在數(shù)值上等于摩爾質(zhì)量，則失去的結(jié)晶水的摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)==16.8%，解得n=3。

答案為：3。