Question

10．重鉻酸鉀是一種重要的氧化劑，工業(yè)上用鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）為原料生產(chǎn)．實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）的主要工藝流程如下：

已知：
①6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃═12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O；
②高溫下，F(xiàn)e₂O₃與純堿反應(yīng)生成NaFeO₂，NaFeO₂能強(qiáng)烈水解生成沉淀．
③2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O
試回答下列問題：
（1）過濾操作中所用玻璃儀器有：玻璃棒、燒杯、漏斗．
（2）高溫下，鉻鐵礦中Al₂O₃、SiO₂均能和純堿反應(yīng)，且反應(yīng)類似．
寫出SiO₂與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂SiO₂+CO₂↑．
寫出Al₂O₃與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．
（3）流程中水浸生成的沉淀是Fe（OH）₃（填化學(xué)式）；調(diào)節(jié)pH=7～8的目的是使NaAlO₂和Na₂SiO₃發(fā)生水解而生成Al（OH）₃和H₂SiO₃沉淀而除去．
（4）寫出Na₂Cr₂O₇反應(yīng)生成K₂Cr₂O₇的化學(xué)反應(yīng)方程式
（5）稱取重鉻酸鉀試樣2.5000g配成250mL溶液．取出25.00ml于碘量瓶中，加入10mL 2mol•L^-1H₂SO₄溶液和足量碘化鉀（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），放于暗處5min，加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol•L^-1Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
①判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的依據(jù)是當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜰a₂S₂O₃溶液，溶液藍(lán)色褪去，而且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)即達(dá)終點(diǎn)；
②若實(shí)驗(yàn)中共用去Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL，則所得產(chǎn)品中重鉻酸的純度是94.1%（假設(shè)整個(gè)過程中其他雜質(zhì)不參與反應(yīng)，保留一位小數(shù)）．

Answer 1

分析 鉻鐵礦（主要成份為FeO•Cr₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）加純堿、NaOH和KClO₃在高溫下反應(yīng)，生成Na₂CrO₄和Fe₂O₃，Al₂O₃、SiO₂和純堿反應(yīng)生成NaAlO₂和Na₂SiO₃，F(xiàn)e₂O₃與純堿反應(yīng)生成NaFeO₂，NaFeO₂能強(qiáng)烈水解生成Fe（OH）₃沉淀，過濾，濾渣為FeOH）₃，調(diào)節(jié)pH7～8使NaAlO₂和Na₂SiO₃轉(zhuǎn)化為沉淀，酸化CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，加KCl濃縮結(jié)晶過濾得到K₂Cr₂O₇，
（1）根據(jù)過濾操作分析；
（2）高溫下SiO₂與純堿反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳；高溫下氧化鋁與純堿反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和二氧化碳；
（3）根據(jù)流程分析，水浸生成的沉淀是Fe（OH）₃，調(diào)節(jié)pH7～8使NaAlO₂和Na₂SiO₃轉(zhuǎn)化為沉淀；
（4）利用溶解度不同Na₂Cr₂O₇與KCl反應(yīng)生成K₂Cr₂O₇和NaCl；
（5）①碘遇淀粉變藍(lán)色，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，碘完全反應(yīng)，藍(lán)色褪去；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，以此計(jì)算，再求出質(zhì)量和重鉻酸鉀的純度．

解答 解：（1）過濾操作用到的玻璃儀器有：玻璃棒、燒杯、漏斗；故答案為：漏斗；
（2）SiO₂與純堿反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，則化學(xué)方程式為SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂SiO₂+CO₂↑，
Al₂O₃與SiO₂一樣與Na₂CO₃反應(yīng)，則Al₂O₃是作為酸性氧化物參與反應(yīng)，生成偏鋁酸鈉，則反應(yīng)的方程式為：Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
故答案為：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂SiO₂+CO₂↑；Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
（3）根據(jù)流程分析可知水浸生成的沉淀是Fe（OH）₃，調(diào)節(jié)pH=7～8是使Na₂SiO₃、NaAlO₂發(fā)生水解反應(yīng)而生成Al（OH）₃和H₂SiO₃沉淀而除去雜質(zhì)；
故答案為：Fe（OH）₃；使NaAlO₂和Na₂SiO₃發(fā)生水解而生成Al（OH）₃和H₂SiO₃沉淀而除去；
（4）利用溶解度不同Na₂Cr₂O₇與KCl反應(yīng)生成K₂Cr₂O₇和NaCl，反應(yīng)的方程式為：Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇+2NaCl；
故答案為：Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇+2NaCl；
（5）①該滴定的原理是用碘化鉀還原重鉻酸鉀，生成的I₂使淀粉變藍(lán)色，然后用Na₂S₂O₃滴定生成的I₂，因此終點(diǎn)現(xiàn)象是當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜰a₂S₂O₃溶液，溶液藍(lán)色褪去，而且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)即達(dá)終點(diǎn)；
故答案為：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜰a₂S₂O₃溶液，溶液藍(lán)色褪去，而且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)即達(dá)終點(diǎn)；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，
存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，
   1                  6
   n     0.1200×40×10^-3mol
則250ml含重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為n=$\frac{0.1200×40×10{\;}^{-3}mol}{6}$×10，
則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度為$\frac{0.1200×40×10{\;}^{-3}×10×294}{6×2.5000}$×100%=94.1%，
故答案為：94.1%．

點(diǎn)評 本題考查混合物的分離、提純，明確流程中操作的目的是解答的關(guān)鍵，注意利用反應(yīng)方程式中各物質(zhì)之間的關(guān)系計(jì)算，（5）為解答的難點(diǎn)，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．