Question

3．重鉻酸鈉俗稱紅礬鈉（Na₂Cr₂O₇•2H₂O），是重要的化工產品和強氧化劑．工業制備紅礬鈉的流程如下：

（1）化學上可將某些鹽寫成氧化物的形式，如Na₂SiO₃可寫成Na₂O•SiO₂，則Fe（CrO₂）₂可寫成FeO•Cr₂O₃．
（2）煅燒鉻鐵礦時，礦石中難溶的Fe（CrO₂）₂生成可溶于水的Na₂CrO₄，反應化學方程式如下：4Fe（CrO₂）₂+8Na₂CO₃+7O₂═2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂．為了加快該反應的反應速率，可采取的措施是粉碎礦石、升高溫度．（寫一種即可）
（3）已知CrO₄^2-在不同的酸性溶液中有不同的反應，如：
2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O；     3CrO₄^2-+4H⁺═Cr₃O₁₀^2-+2H₂O
①往混合溶液甲中加入硫酸必須適量的原因是少量不能除盡Na₂CO₃等雜質，過量會生成Na₂Cr₃O₁₀等副產物．
②混合溶液乙中溶質的化學式是Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄．
（4）在含Cr₂O₇^2-廢水中存在著平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，請寫出該平衡的平衡常數表達式K=c（CrO₄^2-）²c（H⁺）²/c（Cr₂O₇^2-），若繼續加水稀釋，平衡將正向移動（填“正向”、“逆向”“不”）．
（5）請配平堿性溶液還原法中發生的離子反應：
4Cr₂O₇^2-+□S^2-+19H₂O--8Cr（OH）₃+3S₂O₃^2-+14OH^-．

Answer 1

分析 鉻鐵礦加入純堿，通入空氣煅燒，經浸取后得到Na₂CrO₄、Na₂CO₃，加入適量硫酸，得到混合溶液乙含有Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄，然后結晶可得到Na₂Cr₂O₇晶體，
（1）類比Na₂SiO₃可寫成Na₂O•SiO₂完成Fe（CrO₂）₂的氧化物的形式；
（2）根據影響化學反應速率的因素分析；
（3）①固體圖示及題中信息可知，少量不能除盡Na₂CO₃等雜質，過量會生成Na₂Cr₃O₁₀等副產物；
②發生了反應2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，生成了Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄；
（4）化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，水不需要寫出，加水促進平衡正向移動；
（5）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，S^2-→S₂O₃^2-，根據電子轉移守恒配平．

解答 解：鉻鐵礦加入純堿，通入空氣煅燒，經浸取后得到Na₂CrO₄、Na₂CO₃，加入適量硫酸，得到混合溶液乙含有Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄，然后結晶可得到Na₂Cr₂O₇晶體，
（1）Fe（CrO₂）₂ 中鐵元素化合價是+2價，氧化物為FeO，鉻元素化合價+3價，氧化物為Cr₂O₃，所以Fe（CrO₂）₂寫成氧化物形式為FeO•Cr₂O₃，
故答案為：FeO•Cr₂O₃；
（2）增大反應物接觸面積可以加快反應速率，升高溫度可以大大加快反應速率，
故答案為：粉碎礦石、升高溫度；
（3）①由于少量難以除盡碳酸鈉，過量會發生反應3CrO₄^2-+4H⁺=Cr₃O₁₀^2-+2H₂O，生成了Na₂Cr₃O₁₀等副產物，所以必須加入適量硫酸，
故答案為：少量不能除盡Na₂CO₃等雜質，過量會生成Na₂Cr₃O₁₀等副產物；
②由于發生了反應2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，生成了Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄，所以乙中溶質的化學式Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄，故答案為：Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄；
（4）根據化學平衡常數的定義，可知Cr₂O₇^2-（aq）+H₂O（l）?2CrO₄^2-（aq）+2H⁺（aq）的平衡常數K=c（CrO₄^2-）²c（H⁺）²/c（Cr₂O₇^2-），加水稀釋，促進水解，平衡正向移動，
故答案為：c（CrO₄^2-）²c（H⁺）²/c（Cr₂O₇^2-）；正向；
（5）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，1molCr₂O₇^2-獲得電子物質的量為1mol×2×（6-3）=6mol，S^2-→S₂O₃^2-，2molS^2-失去電子物質的量為1mol×2×[2-（-2）]=8mol，根據電子轉移守恒，最小公倍數為24，所以發生的離子反應為：4Cr₂O₇^2-+6S^2-+19H₂O═8Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+14OH^-，
故答案為：4、6、19、8、3、14．

點評 本題考查了重鉻酸鈉的制取原理及除雜方法，為高頻考點，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，注意合理分析題中信息，難度中等．