Question

18．工業(yè)上常以鉻鐵礦（主要成分為亞鉻酸亞鐵FeCr₂O₄，還有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）為主要原料生產(chǎn)紅礬鈉（Na₂Cr₂O₇），某實驗小組模擬其流程如圖1所示：
（1）FeCr₂O₄中Cr的化合價為+3，步驟①焙燒時所用的儀器名稱為鐵坩堝；步驟①中生成Na₂CrO₄的化學(xué)方程式為4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂．
（2）步驟①煅燒反應(yīng)極慢，需要升溫至純堿呈熔融狀態(tài)，反應(yīng)速率才能加快，其主要原因為純堿融化后，增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)速率加快．
（3）步驟②過濾時所用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒；
（4）步驟③用硫酸將溶液的pH調(diào)至中性，所得濾渣2的主要成分是H₂SiO₃（H₄SiO₄或SiO₂•H₂O）、Al（OH）₃；
（5）步驟④向濾液2加入硫酸酸化過程中，溶液由黃色變?yōu)槌壬�，反�?yīng)的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（6）圖2是Na₂Cr₂O₇•2H₂O和Na₂SO₄的溶解度曲線，步驟④中獲得副產(chǎn)品Na₂SO₄的實驗操作方法為將濾液2加熱濃縮后趁熱過濾得副產(chǎn)品Na₂SO₄．

Answer 1

分析 鉻鐵礦（主要成分為亞鉻酸亞鐵FeCr₂O₄，還有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）中加入純堿，通空氣焙燒，發(fā)生的反應(yīng)有：4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂、Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑，F(xiàn)e₂O₃不溶于水，水浸過濾除去，向濾液中加入稀硫酸調(diào)節(jié)pH至中性，Na₂SiO₃、2NaAlO₂生成不溶的H₂SiO₃、Al（OH）₃，過濾，所以濾渣為H₂SiO₃、Al（OH）₃，將濾液酸化：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，的產(chǎn)品，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）FeCr₂O₄中鐵元素化合價是+2價，氧元素-2價，則鉻元素化合價+3價，“瓷質(zhì)”或“石英質(zhì)”儀器都含有二氧化硅，高溫下與碳酸鈉反應(yīng)，故選擇“鐵質(zhì)”儀器；步驟①中生成Na₂CrO₄的化學(xué)方程式為4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂；
故答案為：+3；鐵坩堝；4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂；
（2）步驟①中，純堿融化后，增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)速率加快，所以升溫至純堿呈熔融狀態(tài)，反應(yīng)速率較快；
故答案為：純堿融化后，增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)速率加快；
（3）過濾時所用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒；
故答案為：漏斗、燒杯、玻璃棒；
（4）加入稀硫酸調(diào)節(jié)pH至中性，Na₂SiO₃、2NaAlO₂生成不溶的H₂SiO₃、Al（OH）₃，過濾，所以濾渣為H₂SiO₃、Al（OH）₃；
故答案為：H₂SiO₃（H₄SiO₄或SiO₂•H₂O）；Al（OH）₃；
（5）酸化的目的是使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，則CrO₄^2-在酸性條件下與H⁺離子反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（6）由圖2可知，溫度高有利于硫酸鈉結(jié)晶析出，可以防止Na₂Cr₂O₇•2H₂O結(jié)晶析出，獲得副產(chǎn)品Na₂SO₄的實驗操作方法為將濾液2加熱濃縮后趁熱過濾得副產(chǎn)品Na₂SO₄；
故答案為：將濾液2加熱濃縮后趁熱過濾得副產(chǎn)品Na₂SO₄．

點評 本題考查化學(xué)工藝流程、物質(zhì)的分離提純、對操作的理解分析與評價、對數(shù)據(jù)及圖象的分析等，題目綜合性較大，側(cè)重對學(xué)生綜合能力的考查，理解原理、掌握元素化合物性質(zhì)是關(guān)鍵．