Question

10．重鉻酸鉀是一種重要的氧化劑，工業上用鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）為原料生產．實驗室模擬工業法用鉻鐵礦制重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）的主要工藝流程如下：

已知：
①6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃═12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O；
②高溫下，Fe₂O₃與純堿反應生成NaFeO₂，NaFeO₂能強烈水解生成沉淀．
③2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O
試回答下列問題：
（1）過濾操作中所用玻璃儀器有：玻璃棒、燒杯、漏斗．
（2）高溫下，鉻鐵礦中Al₂O₃、SiO₂均能和純堿反應，且反應類似．
寫出SiO₂與純堿反應的化學方程式：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂SiO₂+CO₂↑．
寫出Al₂O₃與純堿反應的化學方程式：Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．
（3）流程中水浸生成的沉淀是Fe（OH）₃（填化學式）；調節pH=7～8的目的是使NaAlO₂和Na₂SiO₃發生水解而生成Al（OH）₃和H₂SiO₃沉淀而除去．
（4）寫出Na₂Cr₂O₇反應生成K₂Cr₂O₇的化學反應方程式
（5）稱取重鉻酸鉀試樣2.5000g配成250mL溶液．取出25.00ml于碘量瓶中，加入10mL 2mol•L^-1H₂SO₄溶液和足量碘化鉀（鉻的還原產物為Cr³⁺），放于暗處5min，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是當滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，溶液藍色褪去，而且半分鐘內不恢復即達終點；
②若實驗中共用去Na₂S₂O₃標準溶液40.00mL，則所得產品中重鉻酸的純度是94.1%（假設整個過程中其他雜質不參與反應，保留一位小數）．

Answer 1

分析 鉻鐵礦（主要成份為FeO•Cr₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）加純堿、NaOH和KClO₃在高溫下反應，生成Na₂CrO₄和Fe₂O₃，Al₂O₃、SiO₂和純堿反應生成NaAlO₂和Na₂SiO₃，Fe₂O₃與純堿反應生成NaFeO₂，NaFeO₂能強烈水解生成Fe（OH）₃沉淀，過濾，濾渣為FeOH）₃，調節pH7～8使NaAlO₂和Na₂SiO₃轉化為沉淀，酸化CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，加KCl濃縮結晶過濾得到K₂Cr₂O₇，
（1）根據過濾操作分析；
（2）高溫下SiO₂與純堿反應生成硅酸鈉和二氧化碳；高溫下氧化鋁與純堿反應生成偏鋁酸鈉和二氧化碳；
（3）根據流程分析，水浸生成的沉淀是Fe（OH）₃，調節pH7～8使NaAlO₂和Na₂SiO₃轉化為沉淀；
（4）利用溶解度不同Na₂Cr₂O₇與KCl反應生成K₂Cr₂O₇和NaCl；
（5）①碘遇淀粉變藍色，到達終點時，碘完全反應，藍色褪去；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，以此計算，再求出質量和重鉻酸鉀的純度．

解答 解：（1）過濾操作用到的玻璃儀器有：玻璃棒、燒杯、漏斗；故答案為：漏斗；
（2）SiO₂與純堿反應生成硅酸鈉和二氧化碳，則化學方程式為SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂SiO₂+CO₂↑，
Al₂O₃與SiO₂一樣與Na₂CO₃反應，則Al₂O₃是作為酸性氧化物參與反應，生成偏鋁酸鈉，則反應的方程式為：Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
故答案為：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂SiO₂+CO₂↑；Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
（3）根據流程分析可知水浸生成的沉淀是Fe（OH）₃，調節pH=7～8是使Na₂SiO₃、NaAlO₂發生水解反應而生成Al（OH）₃和H₂SiO₃沉淀而除去雜質；
故答案為：Fe（OH）₃；使NaAlO₂和Na₂SiO₃發生水解而生成Al（OH）₃和H₂SiO₃沉淀而除去；
（4）利用溶解度不同Na₂Cr₂O₇與KCl反應生成K₂Cr₂O₇和NaCl，反應的方程式為：Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇+2NaCl；
故答案為：Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇+2NaCl；
（5）①該滴定的原理是用碘化鉀還原重鉻酸鉀，生成的I₂使淀粉變藍色，然后用Na₂S₂O₃滴定生成的I₂，因此終點現象是當滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，溶液藍色褪去，而且半分鐘內不恢復即達終點；
故答案為：當滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，溶液藍色褪去，而且半分鐘內不恢復即達終點；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，
存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，
   1                  6
   n     0.1200×40×10^-3mol
則250ml含重鉻酸鉀的物質的量為n=$\frac{0.1200×40×10{\;}^{-3}mol}{6}$×10，
則所得產品中重鉻酸鉀純度為$\frac{0.1200×40×10{\;}^{-3}×10×294}{6×2.5000}$×100%=94.1%，
故答案為：94.1%．

點評 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鍵，注意利用反應方程式中各物質之間的關系計算，（5）為解答的難點，題目難度中等，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力．