Question

8．重鉻酸鉀是工業(yè)生產和實驗室的重要氧化劑，工業(yè)上常用格鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃）為原料生產，實驗室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K₂Cr₂O₇的主要工藝如下，涉及的主要反應是：
6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂0．

試回答下列問題：
（l）指出₂₄Cr在周期表中位置是第四周期第ⅥB．
（2）在反應器①中，有Na₂Cr0₄生成，同時Fe₂O₃轉變?yōu)镹aFeO₂，雜質SiO₂、Al₂O₃與純堿反應轉變?yōu)榭扇苄喳}，寫出氧化鋁與碳酸鈉反應的化學方程式：Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．NaFeO₂能強烈水解，在操作②生成沉淀而除去，寫出該反應的化學方程式：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH．
（3）操作③的目的是什么，用簡要的文字說明：降低pH值有利于SiO₃^2-，AlO₂^-的水解平衡向正反應方向移動，當pH調到7～8時，使它們水解并沉淀完全．
（4）操作④中酸化時，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，寫出平衡轉化的離子方程式：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（5）K₂Cr₂O₇具有強氧化性，在稀硫酸存在的條件下，K₂Cr₂O₇能將乙醇氧化成乙酸，Cr被還原成綠色的硫酸鉻[Cr₂S0₄）₃]，則該反應的化學方程式為2K₂Cr₂O₇+3C₂H₅OH+8H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃CO0H+11H₂O+2K₂SO₄．
（6）K₂Cr₂O₇易溶于水，這是工業(yè)上造成鉻污染的主要原因．凈化處理方法之一是將含+6價Cr的廢水放入電解槽內，用鐵作陽極，加人適童的NaCl進行電解：陽極區(qū)生成的Fe²⁺和Cr₂O₇^2-發(fā)生反應，生成的 Fe³⁺和Cr³⁺在陰極區(qū)與OH^-結合生成Fe（OH）_{3 ^和}Cr（OH）₃沉淀除去[已知K_spFe（OH）₃=4.0×10^-38，K_spCr（OH）₃=6.0×10^-31]．
①電解過程中NaCl的作用是增強溶液的導電能力． 
②已知電解后的溶液中c（Fe³⁺）為2.0×10^-13 mol•L^-1，則溶液中c（Cr³⁺）為3.0×10ˉ⁶mol．L^-1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)K元素確定₂₄Cr在周期表中的位置．
（2）Al₂O₃與純堿反應轉變?yōu)榭扇苄喳}偏鋁酸鈉和二氧化碳；NaFeO₂水解生成Fe（OH）₃與NaOH．
（3）硅酸鈉和偏鋁酸鈉易發(fā)生水解，根據(jù)水解平衡移動原理來回答．
（4）在酸性環(huán)境下，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，據(jù)此寫出反應的化學方程式；
（5）根據(jù)化合價升降總數(shù)相等以及原子守恒來解答；
（6）①NaCl為電解質，加入適量的NaCl可增強溶液的導電能力；
②先根據(jù)KspFe（OH）₃和c（Fe³⁺）求出c（OH^-），然后再根據(jù)c（OH^-）和KspCr（OH）₃求出c（Cr³⁺）．

解答 解：（1）K元素原子序數(shù)為19，處于第四周期第1列，第四周期容納18種元素，₂₄Cr的原子序數(shù)比K元素大5，所以₂₄Cr處于周期表中第四周期，第6列，故₂₄Cr處于周期表中第四周期第ⅥB族．故答案為：第四周期第ⅥB．
（2）Al₂O₃與純堿反應轉變?yōu)榭扇苄喳}，生成NaAlO₂，反應的化學方程式為Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，NaFeO₂水解生成Fe（OH）₃與NaOH，反應方程式為NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，故答案為：Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH．
（3）由于硅酸鈉和偏鋁酸鈉在溶液中發(fā)生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反應方向移動，當pH調到7～8時能使它們完全水解生成沉淀，故答案為：降低pH值有利于SiO₃^2-，AlO₂^-的水解平衡向正反應方向移動，當pH調到7～8時，使它們水解并沉淀完全．
（4）在酸性環(huán)境下，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，即2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（5）K₂Cr₂O₇具有強氧化性，遇到有機物（如酒精）時，乙醇被氧化成乙酸，碳的平均化合價從-2價升高到0，1個乙醇化合價變化4，K₂Cr₂O₇被還原成綠色的硫酸鉻[Cr₂（SO₄）₃]，鉻的化合價從+6價降低到+3價，1個CrO₃化合價變化3，兩者的最小公倍數(shù)是12，再根據(jù)原子守恒得：2K₂Cr₂O₇+3C₂H₅OH+8H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃CO0H+11H₂O+2K₂SO₄，故答案為：2K₂Cr₂O₇+3C₂H₅OH+8H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃CO0H+11H₂O+2K₂SO₄．
（6）①因NaCl為電解質，加入適量的NaCl可增強溶液的導電能力，故答案為：增強溶液的導電能力．
②溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2.0×1{0}^{-13}}}$mol/L=$\root{3}{2.0×1{0}^{-25}}$mol/L，則溶液中c（Cr³⁺）=$\frac{{K}_{sp}[Cr（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{2.0×1{0}^{-25}}$=3.0×10ˉ⁶mol/L，故答案為：3.0×10ˉ⁶．

點評 本題考查學生對工藝流程理解、實驗操作的理解、閱讀題目獲取信息能力、鹽類水解及有關計算、電離等，難度中等，理解工藝流程是關鍵，需要學生具有閱讀題目獲取信息能力和靈活運用基礎知識分析問題、解決問題能力．