Question

4．重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）是工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦（主要成份為FeO•Cr₂O₃）為原料生產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K₂Cr₂O₇的主要工藝如下，涉及的主要反應(yīng)是：
6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O

請(qǐng)根據(jù)以上工藝流程回答下列問(wèn)題：
（1）在操作①中，高溫反應(yīng)爐內(nèi)有Na₂CrO₄生成，同時(shí)Fe₂O₃轉(zhuǎn)變?yōu)镹aFeO₂，雜質(zhì)Si0₂、Al₂0₃與純堿反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}，寫(xiě)出氧化鋁與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．
（2）操作②的目的是降低pH有利于水解平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，當(dāng)pH調(diào)到7～8時(shí)能使它們完全水解生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀而除去o
（3）操作③中，酸化時(shí)加入硫酸可將Na₂CrO₄溶液轉(zhuǎn)化成重鉻酸鈉（Na₂Cr₂O₇）溶液，該反應(yīng)的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．欲分離反應(yīng)后溶液中的Na₂SO₄和Na₂Cr₂O₇，可釆用的方法是結(jié)晶（填實(shí)驗(yàn)操作名稱(chēng)）．
（4）稱(chēng)取該工藝所得重鉻酸鉀樣品2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL置于捵量瓶中，加入10mL2mol/LH₂SO₄和足量KI溶液（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），放于暗處5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（I₂+2S₂O${\;}_{3}^{2-}$═2I^-+S₄O${\;}_{6}^{2-}$）．
①判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的依據(jù)是：當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液，溶液藍(lán)色褪去且半分鐘內(nèi)不再變化；
②實(shí)驗(yàn)中共用去Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL，則該樣品中重鉻酸鉀的純度為94.08%（設(shè)整個(gè)過(guò)程中其它雜質(zhì)不參與反應(yīng)，保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 流程分析可知，鉻鐵礦（主要成份為FeO•Cr₂O₃）為原料粉碎后再反應(yīng)器中加入純堿、固體氫氧化鈉、氯酸鉀浸取過(guò)濾得到濾液調(diào)節(jié)溶液PH過(guò)濾得到Na₂CrO₄溶液，酸化后加入氯化鉀濃縮過(guò)濾干燥得到重鉻酸鉀，
（1）高溫條件下，氧化鋁和碳酸鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和二氧化碳；
（2）②調(diào)節(jié)后溶液的pH比原來(lái)降低，是因降低pH，促進(jìn)水解平衡正向移動(dòng)；
（3）CrO₄^2-和酸反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-和水；分離反應(yīng)后溶液中的Na₂SO₄和Na₂Cr₂O₇，可釆用結(jié)晶的方法；
（4）①達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)顏色突變且30s不變色；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，以此計(jì)算．

解答 解：流程分析可知，鉻鐵礦（主要成份為FeO•Cr₂O₃）為原料粉碎后再反應(yīng)器中加入純堿、固體氫氧化鈉、氯酸鉀浸取過(guò)濾得到濾液調(diào)節(jié)溶液PH過(guò)濾得到Na₂CrO₄溶液，酸化后加入氯化鉀濃縮過(guò)濾干燥得到重鉻酸鉀，
（1）高溫條件下，氧化鋁和碳酸鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和二氧化碳，反應(yīng)方程式為：Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，
故答案為：Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
（2）②調(diào)節(jié)后溶液的pH比原來(lái)降低，是由于硅酸鈉和偏鋁酸鈉在溶液中發(fā)生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，當(dāng)pH調(diào)到7～8時(shí)能使它們完全水解生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀而除去，
故答案為：降低pH有利于水解平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，當(dāng)pH調(diào)到7～8時(shí)能使它們完全水解生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀而除去；
（3）CrO₄^2-和酸反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-和水，轉(zhuǎn)化方程式為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，分離反應(yīng)后溶液中的Na₂SO₄和Na₂Cr₂O₇，可釆用結(jié)晶的方法；
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；結(jié)晶；
（5）①達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液，溶液藍(lán)色褪去且半分鐘內(nèi)不再變化，
故答案為：當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液，溶液藍(lán)色褪去且半分鐘內(nèi)不再變化；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，
存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，
     1       6
    n       0.1200mol/L×0.040L
n=0.0008mol
250ml溶液中含有Cr₂O₇^2-物質(zhì)的量為0.0008mol×$\frac{250}{25}$=0.008mol；
所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度=$\frac{0.008mol×294g/mol}{2.500g}$×100%=94.08%，
故答案為：94.08．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的分離、提純，明確流程中操作的目的是解答的關(guān)鍵，注意利用關(guān)系式計(jì)算，（4）為解答的難點(diǎn)，題目難度中等．