Question

紅礬鈉（重鉻酸鈉：Na₂Cr₂O₇?2H₂O）是重要的基本化工原料，在印染工業、電鍍工業和皮革工業中作助劑，在化學工業和制藥工業中也用作氧化劑，應用領域十分廣泛．
（1）實驗室中紅礬鈉可用鉻鐵礦（主要成分：FeO?Cr₂O₃）利用以下過程來制取．
①步驟I中反應的化學方程式為：4FeO．Cr₂0₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂═8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂該反應的化學平衡常數的表達式為

 

，在常溫下該反應速度極慢，下列措施中能使反應速率增大的是

 

．
A．升高溫度       B．通入過量的空氣    C．將原料粉碎   D．增加純堿的用量
②步驟Ⅱ中所得溶液顯堿性，其中除含有Na₂CrO₄外還含有鋁、硅元素的化合物，它們的化學式可能是

 

、

 

．
③步驟Ⅲ需將溶液的pH調至7～8并煮沸，其目的是

 

．
④步驟Ⅳ中發生反應的離子方程式為：

 

．
（2）將紅礬鈉與KCl固體1：2（物質的量比）混合溶于水后經適當操作可得到K₂Cr₂O₇晶體．請填寫表中空格．完成上述過程．

序號	實驗步驟	簡述實驗操作（不必敘述如何組裝實驗裝置）
①	溶解	將混合物放入燒杯中，加水，充分攪拌直到固體不再溶解．
②
③
④
⑤	過濾、干燥	得到K2Cr2O7晶體

Answer 1

考點：物質的相互轉化和制備,化學式的書寫及意義,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：物質的制備

分析：（1）①根據平衡常數表達式的含義和書寫方法來回答；了解能使反應速率增大的措施；
②根據鉻鐵礦中含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質所發生的反應來回答；
③將溶液的pH調至7～8并煮沸，可以將一部分雜質離子除去；
④CrO₄^2-在酸性環境下可以轉化為重鉻酸根．
（2）根據物質的溶解度隨溫度的變化來分析；

解答：解：
（1）①根據平衡常數表達式=

各個生成物平衡濃度的系數次方的乘積

各個反應物平衡濃度系數次方的乘積

，所以K=

c(CO2)8

c(O2)7

，故答案為：K=

c(CO2)8

c(O2)7

；
②鉻鐵礦的主要成份為FeO?Cr₂O₃，還含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質，當加入純堿氧化的過程中，發生副反應：SiO₂+Na₂CO₃ 

△   .

Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃ 

△   .

2NaAlO₂+CO₂↑，故答案為：Na[A1（OH）₄]（或NaA1O₂）、Na₂SiO₃；
③將溶液的pH調至7～8并煮沸，可以將[A1（OH）₄]^-（或A1O₂^-）、SiO₃^2-等離子轉化為沉淀而除去，故答案為：除去[A1（OH）₄]^-（或A1O₂^-）、SiO₃^2-等雜質；
④CrO₄^2-在酸性環境下可以轉化為重鉻酸根，即2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O．
（2）根據“Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇↓+2NaCl”．則向Na₂Cr₂O₇溶液中加入KCl固體，加熱時，重鉻酸鈉的溶解度隨溫度的升高而增大，但是氯化鉀的受溫度影響不大，所以獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：溶解；蒸發；過濾；冷卻，結晶；過濾、干燥．
故答案為：
（1）①K=

c(CO2)8

c(O2)7

； A、B、C；②NaA1O₂[或NaA1（OH）₄]、Na₂CO₃
③除去A1O₂^-、SiO₃^2-等雜質；④2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O
（2）

②	蒸發	將所得溶液轉移至蒸發皿中，加熱蒸發溶液，使NaC1結晶析出
③	過濾	趁熱過濾，將NaC1晶體與溶液分離
④	冷卻，結晶	冷卻濾液使K2Cr2O7結晶析出

點評：本題是一道化學平衡常數和影響化學反應速率的因素的一道綜合題，注意利用習題中的信息來解答，題目難度較大．