Question

重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）是工業(yè)生產(chǎn)和實驗室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦（主要成分為FeO?Cr₂O₃）為原料生產(chǎn)，實驗室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K₂Cr₂O₇的主要工藝如下：

試回答下列問題：
（1）在反應器中，涉及的主要反應的化學方程式如下（未配平）：FeO?Cr₂O₃+NaOH+KClO₃

△

Na₂CrO₄+Fe₂O₃+KCl+H₂O
①該反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為

 

；
②下列措施不能加快此反應的反應速率的是

 

（填字母）．
A．把鉻鐵礦盡可能的粉碎
B．提高反應的溫度
C．適當改變鉻鐵礦與純堿、固體氫氧化鈉、氯酸鉀的比例
（2）在反應器中，有Na₂CrO₄生成，同時Fe₂O₃轉(zhuǎn)變?yōu)镹aFeO₃，雜質(zhì)SiO₂、Al₂O₃與純堿反應轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}，用簡要的文字說明操作Ⅲ的目的：

 

．
（3）操作Ⅳ中，酸化時，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，在此過程中最好加入的酸是

 

（填字母）．
A．H₂SO₃
B．HCl
C．H₂SO₄
（4）稱取K₂Cr₂O₇試樣1.5g，配成溶液于碘量瓶中，加入足量2.0mol?L^-1的H₂SO₄和足量碘化鉀（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），放于暗處幾分鐘，然后加入3mL淀粉指示劑，用1.00mol?L^-1的Na₂S₂O₃標準液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₅^2-）．若實驗中共用去Na₂S₂O₃標準溶液30.00mL，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為

 

%（設整個過程中其他雜質(zhì)不參與反應）．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,氧化還原反應的計算,化學反應速率的影響因素,探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗題

分析：（1）①根據(jù)元素化合價的變化結合電子守恒來配平化學方程式，氧化劑是化合價降低元素所在的反應物，還原劑是化合價升高元素所在的反應物；
②影響化學反應速率的因素：溫度、濃度、壓強、催化劑、接觸面積等；
（2）操作Ⅱ后的濾液中含有SiO₃^2-、AlO₂^-等，pH調(diào)到7～8時，使SiO₃^2-、AlO₂^-等水解完全除去；
（3）CrO₄^2-轉(zhuǎn)化的Cr₂O₇^2-中Cr是+6價，具有強氧化性，不能使用還原性的酸；
（4）根據(jù)重鉻酸鉀、碘單質(zhì)以及硫代硫酸鈉之間量的關系進行計算．

解答： 解：（1）反應FeO?Cr₂O₃+NaOH+KClO₃

△

Na₂CrO₄+Fe₂O₃+KCl+H₂O中，所有Fe的化合價升高了1價，Cr的化合價升高了3價，Cl的化合價降低了6價，根據(jù)電子守恒
，配平方程式為6FeO?Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃

△   .

12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O，氧化劑是氯酸鉀，還原劑是FeO?Cr₂O₃，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為
7：6，故答案為：7：6；
②A、把鉻鐵礦盡可能的粉碎，增大了接觸面積，所以會加快反應速率，故A錯誤；
B、提高反應的溫度，能加快反應速率，故B錯誤；
C、適當改變鉻鐵礦與純堿、固體氫氧化鈉、氯酸鉀的比例，固體量的增減不會引起化學反應速率的變化，故C正確，
故選C．
（2）由于溶液在硅酸鈉和偏鋁酸鈉發(fā)生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-，HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-，AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH值有利于平衡向正反應方向移動，當pH調(diào)到7～8時，使它們水解完全，
故答案為：由于溶液在硅酸鈉和偏鋁酸鈉發(fā)生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-，HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-，AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH值有利于平衡向正反應方向移動，當pH調(diào)到7～8時，使它們水解完全；
（3）CrO₄^2-轉(zhuǎn)化的Cr₂O₇^2-中Cr是+6價，具有強氧化性，不能使用還原性的酸，只能使用稀硫酸，故答案為：C；
（4）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(jù)關系式計算．
Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
1mol    3mol  6mol
n              1.0×30×10^-3mol
則含重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為n=

1.0×30×10-3

6

mol=5×10^-3mol，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度為

5×10-3mol×294g/mol

1.5g

×100%=98%，
故答案為：98%．

點評：本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應及滴定操作等問題，題目難度大，本題注意從質(zhì)量守恒的角度利用關系式法計算是重點．