Question

16．鉻鐵礦的主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質(zhì)，以鉻鐵礦為原料制備（K₂Cr₂O₇）的工藝如下（部分操作和條件略）．

已知：①NaFeO₂遇水強(qiáng)烈水解   ②Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺
請(qǐng)根據(jù)題意回答下列問(wèn)題：
（1）煅燒鉻鐵礦生成Na₂CrO₄和NaFeO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式是4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
（2）濾液1的溶質(zhì)除Na₂CrO₄外，還含有NaAlO₂、NaOH（填化學(xué)式，下同），濾渣1的成分是MgO、Fe（OH）₃．
（3）向?yàn)V液2中繼續(xù)加入醋酸調(diào)pH＜5，其目的是加入酸，c（H⁺）增大，Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺平衡左移，使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-．
（4）酸性溶液中過(guò)氧化氫能使Cr₂O₇^2-變成藍(lán)色的CrO₅，其分子結(jié)構(gòu)為，該反應(yīng)
可用來(lái)檢驗(yàn)Cr₂O₇^2-的存在．寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O，該反應(yīng)不屬于（填“屬于”或“不屬于”）氧化還原反應(yīng)．
（5）稱取重鉻酸鉀試樣5.00g配成250mL溶液，取出25mL，加入10mL 2mol•L^-1 H₂SO₄和足量碘化鉀（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），加入幾滴淀粉溶液做指示劑，用0.30mol•L^-1 Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．若實(shí)驗(yàn)中共用去Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液30.00mL，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為88.2%．（保留3位有效數(shù)字，K₂Cr₂O₇的摩爾質(zhì)量為294g/mol）

Answer 1

分析 鉻鐵礦中主要有FeO•Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質(zhì)，加入氫氧化鈉固體和氧氣通過(guò)焙燒，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合體系，因?yàn)镹aFeO₂遇水強(qiáng)烈水解，加水溶解得固體MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂，再調(diào)節(jié)溶液的pH，使偏鋁酸鹽完全沉淀，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）根據(jù)Na₂CrO₄和NaFeO₂的性質(zhì)，鉻元素由+3價(jià)升到+6價(jià)，鐵元素由+2價(jià)升高到+3價(jià)，氧元素化合價(jià)降低，根據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價(jià)升降守恒配平；
（2）加入氫氧化鈉固體和氧氣通過(guò)焙燒，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合體系，因?yàn)镹aFeO₂遇水強(qiáng)烈水解，加水溶解得固體MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂；
（3）Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，加大氫離子濃度使反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，將CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；
（4）過(guò)氧化氫能使Cr₂O₇^2-變成藍(lán)色的CrO₅，根據(jù)電荷守恒和原子守恒配平，根據(jù)結(jié)構(gòu)可知，元素化合價(jià)沒(méi)有變化；
（5）根據(jù)反應(yīng)Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 中碘單質(zhì)的性質(zhì)選擇指示劑，利用關(guān)系式Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：鉻鐵礦中主要有FeO•Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質(zhì)，加入氫氧化鈉固體和氧氣通過(guò)焙燒，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合體系，因?yàn)镹aFeO₂遇水強(qiáng)烈水解，加水溶解得固體MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂，再調(diào)節(jié)溶液的pH，使偏鋁酸鹽完全沉淀，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）根據(jù)Na₂CrO₄和NaFeO₂的性質(zhì)，鉻元素由+3價(jià)升到+6價(jià)，鐵元素由+2價(jià)升高到+3價(jià)，氧元素化合價(jià)降低，反應(yīng)的方程式為4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，
故答案為：4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
（2）加入氫氧化鈉固體和氧氣通過(guò)焙燒，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合體系，因?yàn)镹aFeO₂遇水強(qiáng)烈水解，加水溶解得固體MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂；濾液1的成分除Na₂CrO₄外，還含有NaOH、NaAlO₂，濾渣1為MgO、Fe（OH）₃，
故答案為：NaAlO₂、NaOH；MgO、Fe（OH）₃；
（3）Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，向?yàn)V液2中繼續(xù)加入醋酸調(diào)pH＜5，加大氫離子濃度使反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，將CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，
故答案為：加入酸，c（H⁺）增大，Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺平衡左移，使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；
（4）過(guò)氧化氫能使Cr₂O₇^2-變成藍(lán)色的CrO₅，根據(jù)電荷守恒和原子守恒知方程式為Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O，因?yàn)镃rO₅的分子結(jié)構(gòu)為，總共形成了6個(gè)鍵，說(shuō)明Cr元素的化合物價(jià)沒(méi)有發(fā)生改變，過(guò)氧化氫的化合價(jià)也沒(méi)改變，故不屬于氧化還原反應(yīng)，
故答案為：Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O；不屬于；
（5）根據(jù)反應(yīng)Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 中碘單質(zhì)的產(chǎn)生于消耗情況選擇淀粉作為指示劑，當(dāng)溶液由藍(lán)色恰好變?yōu)闊o(wú)色且半分鐘不回復(fù)原來(lái)的顏色，說(shuō)明達(dá)到了滴定終點(diǎn)，由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在
    Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，
     1       6
     n       0.30×0.030mol
則250ml含重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為n=$\frac{0.30×0.030mol}{6}$×10，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度為$\frac{0.30×0.030mol×10×294}{6×5.00}$×100%=88.2%，
故答案為：淀粉；88.2%．

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，注意利用關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，題目難度較大．