Question

8．鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO•Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質，以下是以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）的流程圖：

已知：①Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；  ②Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺
根據題意回答下列問題：
（1）請完成下列化學方程式的配平：
4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
（2）固體X的主要成分是Fe₂O₃、MgO．
（3）酸化步驟用醋酸調節溶液pH＜5，其目的是使CrO₄^2-轉化Cr₂O₇^2-；
（4）操作Ⅲ由多步組成，獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：加入KCl固體、蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；
（5）某種酒精測試儀中，K₂Cr₂O₇在酸性條件下將乙醇氧化成乙醛，自身被還原為三價鉻離子．該反應的離子方程式為Cr₂O₇^2-+3CH₃CH₂OH+8H⁺→2Cr³⁺+3CH₃CHO+7H₂O．

Answer 1

分析 鉻鐵礦通過焙燒，生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、MgO和NaAlO₂的混合體系，然后加水溶解得固體Fe₂O₃、MgO和溶液Na₂CrO₄、NaAlO₂，再調節溶液的PH，使偏鋁酸鹽完全沉淀，繼續調節溶液的PH使CrO₄^2-轉化為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）根據反應中各物質的元素化合價變化可知，鐵從+2價變為+3價，鉻從+3價變為+6價，氧從0價變為-2價，根據化合價升降法及元素守恒可配平化學方程式；二氧化碳中有兩碳氧雙鍵；
（2）鉻鐵礦通過焙燒，生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、MgO和NaAlO₂的混合體系，然后加水溶解得固體Fe₂O₃、MgO；
（3）結合流程圖和反應過程中得到物質分析，酸化步驟用醋酸調節溶液pH＜5為了轉化CrO₄^2-離子為Cr₂O₇^2-；
（4）溶液中得到溶質晶體的方法是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等步驟分析回答；
（5）K₂Cr₂O₇在酸性條件下將乙醇氧化成乙醛，自身被還原為三價鉻離子，依據元素守恒和電荷守恒書寫離子方程式．

解答 解：鉻鐵礦通過焙燒，生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、MgO和NaAlO₂的混合體系，然后加水溶解得固體X為Fe₂O₃、MgO和溶液Na₂CrO₄、NaAlO₂，再調節溶液的PH，使偏鋁酸鹽完全沉淀，繼續調節溶液的PH使CrO₄^2-轉化為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）根據反應中各物質的元素化合價變化可知，鐵從+2價變為+3價，鉻從+3價變為+6價，氧從0價變為-2價，根據化合價升降法及元素守恒可配平化學方程式為4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂=8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑，
故答案為：4、8、7、8、2、8；
（2）分析可知固體X的主要成分是：Fe₂O₃、MgO，故答案為：Fe₂O₃、MgO；
（3）結合流程圖和反應過程中得到物質分析，酸化步驟用醋酸調節溶液pH＜5為了轉化CrO₄^2-離子為Cr₂O₇^2-，
故答案為：使CrO₄^2-轉化Cr₂O₇^2-；
（4）獲得K₂Cr₂O₇晶體的方法是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：冷卻結晶；洗滌；
（5）K₂Cr₂O₇在酸性條件下將乙醇氧化成乙醛，自身被還原為三價鉻離子，反應的離子方程式為 Cr₂O₇^2-+3CH₃CH₂OH+8H⁺=2Cr³⁺+3CH₃CHO+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+3CH₃CH₂OH+8H⁺=2Cr³⁺+3CH₃CHO+7H₂O．

點評 本題考查了物質制備流程和方案的分析判斷，物質性質的應用，題干信息的分析理解，操作步驟的注意問題和基本操作方法是解題關鍵，題目難度中等．