Question

20．重鉻酸鉀用途極廣．鉻鐵礦的主要成分為FeO•Cr₂O₃，含有SiO₂、Al₂O₃等雜質(zhì)．以鉻鐵礦為原料制備K₂Cr₂O₇晶體的過(guò)程如圖所示：

已知：
①NaFeO₂遇水強(qiáng)烈水解       
 ②Cr₂O₇^2-+H₂O=2CrO₄^2-+2H⁺
請(qǐng)回答：
（1）鍛燒鉻鐵礦的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O．
（2）濾液I的成分除NaOH、Na₂CrO₄外，還含有NaAlO₂、Na₂SiO₃（填化學(xué)式）；濾渣I中有紅褐色物質(zhì)，生成該物質(zhì)的反應(yīng)的離子方程式是FeO₂^-+2H₂O=OH^-+Fe（OH）₃↓．
（3）由濾液2轉(zhuǎn)化為Na₂Cr₂O₇溶液應(yīng)加入的試劑是（�。┝蛩幔�
（4）向Na₂Cr₂O₇溶液加入K₂SO₄固體，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而制得K₂Cr₂O₇．生成K₂Cr₂O₇晶體的過(guò)程是：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．試簡(jiǎn)述此法能夠制得K₂Cr₂O₇晶體的原因：同溫下K₂Cr₂O₇晶體的溶解度小于Na₂Cr₂O₇；洗滌時(shí)應(yīng)選用A（選填字母）；
A．蒸餾水    B．稀硫酸        C．飽和K₂SO₄溶液
如何檢驗(yàn)晶體已經(jīng)洗滌干凈：取最后一次洗滌液少許于試管中，加BaCl₂溶液，如無(wú)白色沉淀，則已洗滌于凈．

Answer 1

分析 鉻鐵礦通過(guò)焙燒，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、Na₂SiO₃、NaOH和NaAlO₂的混合體系，然后加水溶解得固體氫氧化鐵和溶液Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH、NaAlO₂，再調(diào)節(jié)溶液的pH，使偏鋁酸鹽完全沉淀，硅酸鹽完全沉淀；繼續(xù)調(diào)節(jié)溶液的pH使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，最后向所得溶液中加入氯化鉀，生成溶解度極小的K₂Cr₂O₇，
（1）鉻鐵礦主要成分為FeO•Cr₂O₃，通過(guò)焙燒，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂；
（2）依據(jù)流程圖和題干反應(yīng)分析判斷發(fā)生的反應(yīng)及濾液1的成分；
（3）鉻酸根在酸性條件下可以轉(zhuǎn)化為重鉻酸根；
（4）晶體由轉(zhuǎn)化為溶解度小的轉(zhuǎn)化為溶解度更小的；為不引入雜質(zhì)硫酸根，用水洗滌；晶體表面附著硫酸根離子，檢驗(yàn)洗滌液中是否含有硫酸根即可檢驗(yàn)晶體是否洗凈．

解答 解：（1）鉻鐵礦主要成分為FeO•Cr₂O₃，通過(guò)焙燒，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂，反應(yīng)為：4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
故答案為：4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
（2）鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO•Cr₂O₃，還含有SiO₂、Al₂O₃等雜質(zhì)，加入氧氣和氫氧化鈉，發(fā)生反應(yīng)為：
①4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH $\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
②2NaOH+Al₂O₃$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$2NaAlO₂+H₂0；
③2NaOH+SiO₂$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$Na₂SiO₃+H₂0；
水浸發(fā)生NaFeO₂的水解：FeO₂^-+2H₂O=OH^-+Fe（OH）₃↓；操作Ⅰ是過(guò)濾，得到濾渣1為Fe（OH）₃；濾液1中含Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH和NaAlO₂；
故答案為：NaAlO₂、Na₂SiO₃；FeO₂^-+2H₂O=OH^-+Fe（OH）₃↓；
（3）根據(jù)題目信息：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，所以濾液2中的鉻酸鈉轉(zhuǎn)化為Na₂Cr₂O₇溶液應(yīng)采取的措施是加硫酸酸化，加入酸，氫離子濃度增大，平衡左移，作用是使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；
故答案為：（稀）硫酸；
（4）同溫下K₂Cr₂O₇晶體的溶解度小于Na₂Cr₂O₇，故向Na₂Cr₂O₇溶液加入K₂SO₄固體，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而制得K₂Cr₂O₇，為不引入雜質(zhì)硫酸根，用水洗滌，晶體表面附著硫酸根離子，檢驗(yàn)洗滌液中是否含有硫酸根即可檢驗(yàn)晶體是否洗凈，故方法為：取最后一次洗滌液少許于試管中，加BaCl₂溶液，如無(wú)白色沉淀，則已洗滌于凈；
故答案為：同溫下K₂Cr₂O₇晶體的溶解度小于Na₂Cr₂O₇；A；取最后一次洗滌液少許于試管中，加BaCl₂溶液，如無(wú)白色沉淀，則已洗滌于凈．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備流程和方案的分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用，題干信息的分析理解，操作步驟的注意問(wèn)題和基本操作方法是解題關(guān)鍵，題目難度較大．