Question

紅礬鈉（重鉻酸鈉：Na₂Cr₂O₇?2H₂O）是重要的基本化工原料，在印染工業(yè)、電鍍工業(yè)和皮革工業(yè)中作助劑，在化學(xué)工業(yè)和制藥工業(yè)中也用作氧化劑，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛．
（1）實(shí)驗(yàn)室中紅礬鈉可用鉻鐵礦（主要成分：FeO?Cr₂O₃）利用以下過程來制取．

①步驟I中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
4FeO?Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂?8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂；△H＜0
該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為

K=

c(CO2)8

c(O2)7

．
②圖1、圖2表示該反應(yīng)在t₁時(shí)達(dá)到平衡、在t₂時(shí)因改變某個(gè)條件而發(fā)生變化的曲線：
由圖1判斷，反應(yīng)進(jìn)行至t₂min時(shí)，曲線發(fā)生變化的原因是

t₂時(shí)對平衡體系降溫

（用文字表達(dá)）．
由圖2判斷，t₂min到t₃ min 的曲線變化的原因可能是

b

（填編號）
a．升高溫度        b．加了催化劑  c．將原料粉碎      d．縮小容器體積

（2）步驟Ⅱ中所得溶液顯堿性，其中除含有Na₂CrO₄外還含有鋁、硅元素的化合物，它們的化學(xué)式可能是

Na[A1（OH）₄]（或NaA1O₂）

、

Na₂SiO₃

．
①步驟Ⅲ需將溶液的pH調(diào)至7～8并煮沸，其目的是

除去[A1（OH）₄]^-（或A1O₂^-）、SiO₃^2-等雜質(zhì)

．
②步驟Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：

2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O

．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式的含義和書寫方法來回答；
②由圖1判斷，反應(yīng)進(jìn)行至t₂min時(shí)，二氧化碳的濃度均在原來基礎(chǔ)上減小，氧氣的濃度在原來基礎(chǔ)上是增大的，一定不是二者的濃度變化導(dǎo)致的；由圖2判斷，t₂min到t₃min 正逆反應(yīng)速率仍相等，化學(xué)平衡不移動(dòng)；
（2）根據(jù)鉻鐵礦中含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質(zhì)所發(fā)生的反應(yīng)來回答；
①將溶液的pH調(diào)至7～8并煮沸，可以將一部分雜質(zhì)離子除去；
②CrO₄^2-在酸性環(huán)境下可以轉(zhuǎn)化為重鉻酸根．

解答：解：（1）①根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式=

各個(gè)生成物平衡濃度的系數(shù)次方的乘積

各個(gè)反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

，所以K=

c(CO2)8

c(O2)7

，故答案為：K=

c(CO2)8

c(O2)7

；
②由圖1判斷，反應(yīng)進(jìn)行至t₂min時(shí)，二氧化碳的濃度均在原來基礎(chǔ)上減小，氧氣的濃度在原來基礎(chǔ)上是增大的，說明平衡正向移動(dòng)，可以是降低溫度，故答案為：t₂ 時(shí)對平衡體系降溫；由圖2判斷，t₂min到t₃ min 正逆反應(yīng)速率加快并且仍相等，化學(xué)平衡不移動(dòng)，則一定是加入了催化劑，故答案為：b；
（2）鉻鐵礦的主要成份為FeO?Cr₂O₃，還含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質(zhì)，當(dāng)加入純堿氧化的過程中，發(fā)生副反應(yīng)：SiO₂+Na₂CO₃

△   .

Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃

△   .

2NaAlO₂+CO₂↑，故答案為：Na[A1（OH）₄]（或NaA1O₂）、Na₂SiO₃；
①將溶液的pH調(diào)至7～8并煮沸，可以將[A1（OH）₄]^-（或A1O₂^-）、SiO₃^2-等離子轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，故答案為：除去[A1（OH）₄]^-（或A1O₂^-）、SiO₃^2-等雜質(zhì)；
②CrO₄^2-在酸性環(huán)境下可以轉(zhuǎn)化為重鉻酸根，即2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O．

點(diǎn)評：本題是一道化學(xué)平衡常數(shù)和影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素的一道綜合題，注意利用習(xí)題中的信息來解答，題目難度較大．