Question

4．重鉻酸鉀是工業生產和實驗室的重要氧化劑，工業上常用鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，雜質為SiO₂、Al₂O₃）為原料產它，實驗室模擬工業法用鉻鐵礦制K₂Cr₂O₇的主要工藝如圖．涉及的主要反應是：
6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃=12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O

（1）堿浸前將鉻鐵礦粉碎的作用是增大接觸面積，增大反應速率．
（2）步驟③調節pH后過濾得到的濾渣是H₂SiO₃、Al（OH）₃．
（3）操作④中，酸化時，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，寫出平衡轉化的離子方程式．
（4）用簡要的文字說明操作⑤加入KC1的原因溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復分解反應，可得到重鉻酸鉀．
（5）稱取重鉻酸鉀試樣2.500g配成250mL溶液，取出25mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol/LH₂SO₄和足量碘化鉀（鉻的還原產物為Cr³⁺），放于暗處5min．然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃標準溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₅^2-）
①判斷達到滴定終點的依據是當滴加最后一滴硫代硫酸鈉溶液時，溶液藍色褪去，半分鐘內不變色．
②若實驗中共用去Na₂S₂O₃標準溶液40.00mL，則所得產品中重鉻酸鉀的純度為94.08%（設整個過程中其它雜質不參加反應）（保留2位有效數字）．

Answer 1

分析 流程分析可知，鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，雜質為SiO₂、Al₂O₃）為原料粉碎后再反應器中加入純堿、固體氫氧化鈉、氯酸鉀浸取過濾得到濾液調節溶液PH除去鋁和硅酸根離子，過濾得到Na₂CrO₄溶液，酸化后加入氯化鉀濃縮過濾干燥得到重鉻酸鉀，
（1）依據影響化學反應速率的因素分析，增大接觸面積會加快反應速率；
（2）根據水解平衡移動判斷產物；
（3）在酸性環境下，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，據此來書寫方程式；
（4）操作⑤加入KCl的原因溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大；
（5）根據反應：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，碘單質遇到淀粉時，溶液的藍色消失，據此來回答并計算純度．

解答 解：（1）堿浸前將銘鐵礦粉碎的作用是增大接觸面積加快反應速率；
故答案為：增大接觸面積，增大反應速率；
（2）由于硅酸鈉和偏鋁酸鈉在溶液中發生水解，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方向移動，當pH調到7～8時能使它們完全水解生成沉淀，
故答案為：H₂SiO₃、Al（OH）₃；
（3）在酸性環境下，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，即2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（4）操作⑤加入KCl的原因溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復分解反應，可得到重鉻酸鉀；
故答案為：溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復分解反應，可得到重鉻酸鉀；
（5））①根據反應：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，當滴加最后一滴硫代硫酸鈉溶液時，碘單質恰好完全反應，溶液藍色褪去，達到滴定終點，
故答案為：當滴加最后一滴硫代硫酸鈉溶液時，溶液藍色褪去，半分鐘內不變色；
②由反應Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-可得反應的關系式為Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，根據關系式計算．
Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
1mol    3mol      6mol
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 $\frac{0.1200×40×1{0}^{-3}×10×294}{6×2.5000}$×100%=94.08%，
故答案為：94.08%．

點評 本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應、溶解平衡以及滴定操作等問題，題目難度中等，本題注意從質量守恒的角度利用關系式法計算．