Question

6．實驗室模擬用鉻鐵礦（主要成分是FeO•Cr₂O₃）制備紅礬鈉（Na₂Cr₂O₇•2H₂0）．
步驟Ⅰ：制備Na₂CrO₄．其主要反應為：
4FeO（s）+4Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂（g）=8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂（g）
（1）上述反應中的氧化劑是O₂，每生成1molNa₂CrO₄轉移的電子數為3.5．
步驟Ⅱ：制取紅礬鈉．
（2）將上述反應得到的固體溶于水后過濾，在濾液中加入硫酸酸化，得到Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液．則反應的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；不能用鹽酸酸化的原因是酸性條件下Cr₂O₇^2-能將Cl^-氧化而損失目標產物．
（3）已知：Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄的溶解度曲線如圖所示．要從Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液中獲得紅礬鈉晶體，首先要分離出Na₂SO₄，則必須的實驗操作是蒸發濃縮、趁熱過濾；然后將得到的母液進行冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥．
（4）某實驗小組稱取實驗得到的紅礬鈉晶體試樣0.2500g配成25.00mL溶液于碘量瓶中，加入10mL2mol•L^-1H₂SO₄和足量NaI（鉻的還原產物為Cr³⁺），放于暗處5min，然后加入淀粉指示劑，用0.1200mol•L^-1Na₂S₂O₃標準溶液（pH≈9）滴定．
已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
①完成此操作還必須用到的玻璃儀器是堿式滴定管，判斷達到滴定終點的依據是當滴加最后一滴Na₂S₂O₃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，所得產品中的Na₂Cr₂O₇的質量分數為（設整個過程中其它雜質不參與反應）83.84%．

Answer 1

分析 （1）依據化學方程式4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂=2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂，分析反應過程中元素化合價變化，計算電子轉移總數得到
（2）Na₂CrO₄中加入硫酸酸化，得到Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液，根據電荷守恒和元素守恒可書寫離子方程式；酸性條件下Cr₂O₇^2-能將Cl^-氧化成氯氣；
（3）由圖可知，溫度高有利于硫酸鈉結晶析出，所以要分離出Na₂SO₄，則必須的實驗操作是蒸發濃縮、趁熱過濾；濾液的溫度較高，從溶液中獲得晶體需要冷卻結晶；
（4）①用Na₂S₂O₃標準溶液滴定碘溶液，由于Na₂S₂O₃溶液顯堿性，所以要將置于堿式滴定管中，滴定終點時，溶液的藍色褪去，據此判斷；
②根據電子得失守恒有關系式Na₂Cr₂O₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，根據關系式結合Na₂S₂O₃的物質的量可計算出Na₂Cr₂O₇的質量，進而確定產品中的Na₂Cr₂O₇的質量分數．

解答 解：（1）4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂=2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂，反應中依據元素化合價變化可知，氧氣是氧化劑，7mol氧氣反應得到電子28mol，所以生成8molNa₂CrO₄轉移的電子數28mol，生成1mol Na₂CrO₄轉移的電子數為3.5mol，
故答案為：O₂；3.5；
（2）Na₂CrO₄中加入硫酸酸化，得到Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液，反應的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，酸性條件下Cr₂O₇^2-能將Cl^-氧化成氯氣，而損失目標產物，所以不能用鹽酸酸化，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；酸性條件下Cr₂O₇^2-能將Cl^-氧化而損失目標產物；
（3）由圖可知，溫度高有利于硫酸鈉結晶析出，所以要分離出Na₂SO₄，則必須的實驗操作是蒸發濃縮、趁熱過濾；濾液的溫度較高，從溶液中獲得晶體需要冷卻結晶，
故答案為：趁熱過濾；冷卻結晶；
（4）①用Na₂S₂O₃標準溶液滴定碘溶液，由于Na₂S₂O₃溶液顯堿性，所以要將置于堿式滴定管中，判斷達到滴定終點的依據是當滴加最后一滴Na₂S₂O₃溶液時，溶液藍色褪去，半分鐘內不變色，
故答案為：堿式滴定管；當滴加最后一滴Na₂S₂O₃溶液時，溶液藍色褪去，半分鐘內不變色；
②根據電子得失守恒有關系式Na₂Cr₂O₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，測定中消耗的Na₂S₂O₃的物質的量為0.04L×0.1200mol•L^-1=0.0048mol，所以Na₂Cr₂O₇的質量為0.0048mol×$\frac{1}{6}$×262g/mol=0.2096g，所以產品中的Na₂Cr₂O₇的質量分數為$\frac{0.2096g}{0.2500g}$×100%=83.84%，
故答案為：83.84%．

點評 本題考查了物質制備的流程分析判斷，物質性質和實驗操作的分析應用，把握晶體析出的原理和溶解度變化特征的分析是解題關鍵，題目難度中等，側重于考查學生的實驗能力、分析問題、解決問題的能力．