Question

【題目】重鉻酸鉀（K2Cr2O7）是高中化學(xué)常見的的氧化劑，工業(yè)上以鉻鐵礦為原料用堿溶氧化法制備。鉻鐵礦中通常含有Cr2O3、FeO、Al2O3、SiO2等。

已知：

①NaFeO2常溫遇大量水會強(qiáng)烈水解，高溫時不與水反應(yīng)

②2CrO42－(黃色)＋2H＋Cr2O72－(橙色)＋H2O

③+6價的鉻元素在強(qiáng)酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，還原產(chǎn)物為Cr3+，強(qiáng)堿性條件下幾乎沒有氧化性；請回答下列問題：

（1）將礦石粉碎的目的是___________________________。

（2）高溫灼燒時生成NaFeO2的化學(xué)方程式____________________________________。

（3）①濾渣1中有紅褐色物質(zhì)，濾渣1的成分為__________________（寫化學(xué)式，下同），寫出生成該物質(zhì)反應(yīng)的離子方程式___________________________。

②濾渣2的主要成分是__________________。

（4）若向Na2CrO4溶液中加入濃鹽酸進(jìn)行酸化，出現(xiàn)的現(xiàn)象為__________________

（5）生產(chǎn)后的廢水中主要含有一定量的Cr2O72－，通常加一定量的綠礬進(jìn)行凈化并調(diào)節(jié)pH約為6，可生成兩種難溶于水的沉淀，請寫出該反應(yīng)的離子方程式___________________________。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快反應(yīng)速率 4FeO + O2 + 4NaOH= 4FeO2 + 2H2O（條件高溫） Fe(OH)3 FeO2－ + 2H2O = Fe(OH)3+ OH－ Al(OH)3 、H2SiO3 有黃綠色氣體生成 Cr2O72－ + 6Fe2+ + 17H2O = 2Cr(OH)3↓ + Fe(OH)3↓ + 10H+

【解析】

本題主要考查物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用。鐵礦中通常含有Cr2O3、FeO、Al2O3、SiO2等，將鉻鐵礦和燒堿、氧氣混合焙燒得到Na2CrO4、NaFeO2，而SiO2與NaOH發(fā)生反應(yīng)生成Na2SiO3，Al2O3與NaOH發(fā)生反應(yīng)，生成NaAlO2，故還含有Na2SiO3、NaAlO2，由于NaFeO2會發(fā)生強(qiáng)烈水解，濾渣1中有紅褐色物質(zhì)，可推知NaFeO2水解生成氫氧化鈉與氫氧化鐵，過濾分離，濾液1中主要是NaAlO2、Na2SiO3、Na2CrO4、NaOH，濾渣1為Fe（OH）3；調(diào)節(jié)溶液pH，使NaAlO2、Na2SiO3反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H2SiO3、Al（OH）3沉淀，過濾除去，濾液2主要是Na2CrO4，加入硫酸酸化，溶質(zhì)變?yōu)?/span>Na2Cr2O7，然后加入KCl固體，利用溶解度不同或者受溫度影響不同，結(jié)晶得到K2Cr2O7晶體，采用過濾方法得到K2Cr2O7晶體，據(jù)此分析作答。

（1）將礦石粉碎的目的是：增大反應(yīng)物的表面積，加快反應(yīng)速率；

（2）由題可知，FeO與O2、NaOH在高溫灼燒的條件下生成NaFeO2，該反應(yīng)中FeO被氧化，化合價升高1，O2被還原為-2價氧，根據(jù)化合價升降守恒以及原子守恒配平該化學(xué)方程式為：4FeO + O2 + 4NaOH4FeO2 + 2H2O；

（3）①由上述分析可知，濾渣1的成分為Fe（OH）3；由題干信息①可知，NaFeO2常溫遇大量水會強(qiáng)烈水解，生成有紅褐色Fe(OH)3沉淀，故其水解離子方程式為：FeO2－+ 2H2O = Fe(OH)3+ OH－；

②由上述分析可知濾渣2的主要成分是Al(OH)3 、H2SiO3；

（4）Na2CrO4溶液中鉻是以+6價形式存在，由題干信息③可知，若加入濃鹽酸酸化，+6價鉻會表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，而HCl中Cl-具有還原性，故加入濃鹽酸后，會發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cl2，故實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是有黃綠色氣體生成；

（5）生產(chǎn)后的廢水呈強(qiáng)酸性，強(qiáng)酸性條件下的Cr2O72－具有強(qiáng)氧化性，綠礬中Fe2＋具有還原性，故加入綠礬后發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成Cr3＋、Fe3＋等，同時通過調(diào)節(jié)溶液pH，將Cr3＋、Fe3＋以Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀，從而達(dá)到凈化目的，故該反應(yīng)過程的離子方程式為：Cr2O72－ + 6Fe2+ + 17H2O = 2Cr(OH)3↓ + Fe(OH)3↓ + 10H+。