Question

20．重鉻酸鈉（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）俗稱紅礬鈉，在工業(yè)方面有廣泛用途．我國目前主要是以鉻鐵礦（主要成份為FeO•Cr₂O₃，還含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質）為主要原料進行生產，其主要工藝流程如圖：

①中涉及的主要反應有：
主反應：4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
副反應：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑
部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Mg（OH）2	Cr（OH）3
完全沉淀時溶液pH	4.7	3.7	11.2	5.6

試回答下列問題：
（1）“①”中反應是在回轉窯中進行，反應時需不斷攪拌，其作用是使反應物接觸更充分，加快反應速率．
（2）“③”中調節(jié)pH至4.7，目的是除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-．
（3）“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，請寫出該平衡轉化的離子方程式：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（4）稱取重鉻酸鈉試樣2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol•L^-1H₂SO₄和足量碘化鈉（鉻的還原產物為Cr³⁺），放于暗處5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol•L^-1Na₂S₂O₃標準溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
①判斷達到滴定終點的依據(jù)是：當?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液時，溶液藍色褪去，半分鐘內不變色；
②若實驗中共用去Na₂S₂O₃標準溶液40.00ml，所得產品的中重鉻酸鈉的純度（設整個過程中其它雜質不參與反應）83.84%．

Answer 1

分析 鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鈉，鉻鐵礦（主要成份為FeO•Cr₂O₃，還含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質），鉻鐵礦經加入純堿、空氣和輔料氧化煅燒、主反應：4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂，副反應：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，水浸之后除去生成的氧化鐵，調節(jié)pH至4.7，除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-，經酸化、蒸發(fā)結晶后后可生成重鉻酸鈉．
（1）固體反應物在攪拌時可充分接觸而反應；
（2）氧化鐵不溶于水，鉻鐵礦經煅燒、水浸之后除去生成的氧化鐵，副反應中生成Na₂SiO₃、NaAlO₂等雜質；
（3）CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-在酸性條件下與H⁺離子反應生成Cr₂O₇^2-；
（4）①溶液中有碘，加入淀粉溶液呈藍色；
②根據(jù)反應的關系式計算．

解答 解：（1）固體反應物在攪拌時可充分接觸而反應，
故答案為：使反應物接觸更充分，加快反應速率；
（2）氧化鐵不溶于水，鉻鐵礦經煅燒、水浸之后除去生成的氧化鐵，副反應中生成Na₂SiO₃、NaAlO₂等雜質，調節(jié)pH至4.7，可生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀過濾除去，
故答案為：除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-；
（3）CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-在酸性條件下與H⁺離子反應生成Cr₂O₇^2-，該反應為可逆反應，反應的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（4）①溶液中有碘，加入淀粉溶液呈藍色，碘與亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應，當反應終點時，藍色褪去，
故答案為：當?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液時，溶液藍色褪去，半分鐘內不變色；
②根據(jù)反應的關系式計算：
Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
1mol 6mol
n 0.1200mol•L^-1×0.04L
n=0.0008mol，則2.5000g重鉻酸鈉試樣中含有的重鉻酸鈉的質量為10×0.0008mol×262g/moL=2.096g，
所得產品的中重鉻酸鈉的純度=$\frac{2.096}{2.500}$×100%=83.84%
故答案為：83.84%

點評 本題考查了物質分離提純過程分析判斷，滴定實驗過程和計算應用，主要是物質性質的掌握，流程的理解應用是解題關鍵，題目難度中等．