【題目】鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO·Cr2O3,還含有MgO、Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì),下圖所示是以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的工藝流程。

已知1:物質(zhì)的溶解度(g/100g水)

物質(zhì)

0

40

80

KCl

28.0

40.1

51.3

NaCl

35.7

36.4

38.0

K2Cr2O7

4.7

26.3

73.0

Na2Cr2O7

163.0

215.0

376.0

已知2:①焙燒時(shí)有Na2CrO4、 Fe2O3 、NaAlO2 等生成。

Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+ ;

Cr2O72-具有很強(qiáng)的氧化性

回答問(wèn)題:

(1)“浸出步驟中,為了提高浸出率,可采取的措施有加熱、研磨或_______________等(要求寫(xiě)一條)。

(2)固體b中主要含有______________________(填寫(xiě)化學(xué)式)。

(3)要檢測(cè)酸化操作中溶液的pH是否等于4.5,應(yīng)該使用_______(填寫(xiě)儀器或用品名稱)。

(4)酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH﹤5,其目的是____________________;不用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH的原因是______________________________________。

(5)操作III發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________ ;

(6)寫(xiě)出焙燒時(shí)生成NaAlO2的化學(xué)方程式____________________

【答案】 攪拌 Al(OH)3 pH計(jì)或精密pH試紙 使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72- Cr2O72-會(huì)把鹽酸(或氯離子)氧化為氯氣 Na2Cr2O7 + 2KCl= K2Cr2O7 ↓+2NaCl Na2CO3 + Al2O3NaAlO2+ CO2

【解析】鉻鐵礦的主要成分可表示為FeOCr2O3,還含有MgO、Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì),加入氧氣和碳酸鈉,發(fā)生反應(yīng)為:①4FeOCr2O3+8Na2CO3+7O2 8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑;Na2CO3+Al2O3 2NaAlO2+CO2↑,因此鉻鐵礦通過(guò)焙燒,生成Na2CrO4、Fe2O3、MgONaAlO2的混合體系,然后加水溶解得固體Fe2O3、MgO和溶液Na2CrO4、NaAlO2,再調(diào)節(jié)溶液的pH,使偏鋁酸鹽完全沉淀,繼續(xù)調(diào)節(jié)溶液的pH使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-,最后向所得溶液中加入氯化鉀,生成溶解度極小的K2Cr2O7。

(1)浸出步驟中,為了提高浸出率,可采取的措施有加熱,攪拌,研磨等加快反應(yīng)速率,故答案為:攪拌;

(2)操作Ⅰ是過(guò)濾得到固體aFe2O3、MgO,操作Ⅱ是調(diào)節(jié)溶液的PH,使偏鋁酸鹽完全沉淀生成氫氧化鋁,bAl(OH)3,故答案為:Al(OH)3;

(3)要檢測(cè)酸化操作中溶液的pH是否等于4.5,普通pH試紙只能測(cè)定溶液pH到整數(shù),是近似測(cè)定,準(zhǔn)確測(cè)定需要用pH計(jì)或精確pH試紙,故答案為:pH計(jì)或精密pH試紙;

(4)酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH<5,依據(jù)流程圖中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和制備目的可知,結(jié)合反應(yīng)平衡Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+,加入酸,氫離子濃度增大,平衡左移,作用是使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-,不用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH的原因是重鉻酸鉀具有強(qiáng)氧化性能氧化氯離子為氯氣故答案為:使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-;Cr2O72-會(huì)把鹽酸(或氯離子)氧化為氯氣;

(5)操作Ⅲ有多步組成,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7↓+2NaCl,故答案為:Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7↓+2NaCl;

(6)焙燒時(shí)生成NaAlO2的化學(xué)方程式為Na2CO3+Al2O3 2NaAlO2+CO2↑,故答案為:Na2CO3+Al2O3 2NaAlO2+CO2↑。

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