Question

重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）是工業(yè)生產(chǎn)和實驗室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦（主要成分為FeO?Cr₂O₃）為原料生產(chǎn)重鉻酸鉀．實驗室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K₂Cr₂O₇的主要工藝如圖所示．反應(yīng)器中涉及的主要反應(yīng)是：
6FeO?Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃

△   .

12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O

試回答下列問題：
（1）在反應(yīng)器①中，有Na₂CrO₄生成，同時Fe₂O₃轉(zhuǎn)變?yōu)镹aFeO₂，雜質(zhì)SiO₂、Al₂O₃與純堿反應(yīng)的原理相同均轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}．寫出氧化鋁與碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（2）操作⑤中加酸酸化后CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，寫出轉(zhuǎn)化的離子方程式：

 

．
（3）步驟③中測定pH值的操作為：

 

．
（4）某同學(xué)設(shè)計的檢驗上述工藝流程④的濾渣中Fe、Al、Si元素成分的探究實驗如下，請幫助完成該實驗，并填寫表中空格：

操作步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
①取濾渣樣少量于試管中，加足量稀HCl，攪拌，靜置．	試管中仍有固體物質(zhì)	固體為
②操作①后，過濾；在濾液中加入過量的   ．	有紅褐色沉淀產(chǎn)生	沉淀為Fe（OH）3
③將操作②后的紅褐色沉淀濾去，在濾液中通入足量CO2．		生成物為Al（OH）3

（5）稱取重鉻酸鉀（其式量為294）試樣2.5000g配成250mL溶液，用移液管取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol/L H₂SO₄和足量碘化鉀（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），放置于暗處5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol/L Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．
①配制溶液時所需的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還需

 

和

 

．
②若實驗中共用去Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為（設(shè)整個過程中其他雜質(zhì)不參與反應(yīng)）

 

．（保留2位小數(shù)）

Answer 1

分析：（1）依據(jù)雜質(zhì)SiO₂、Al₂O₃與純堿反應(yīng)的原理相同均轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}寫出化學(xué)方程式；
（2）酸化后CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，依據(jù)原子守恒和電荷守恒寫出離子方程式；
（3）依據(jù)PH試紙的使用方法分析回答；
（4）過量的酸溶液中反應(yīng)生成沉淀說明是硅酸沉淀；加入過量氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成紅褐色沉淀氫氧化鐵；偏鋁酸鹽通入過量二氧化碳反應(yīng)生成白色沉淀為氫氧化鋁；
（5）①依據(jù)溶液配制的步驟分析需要的玻璃儀器；
②根據(jù)反應(yīng)：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，碘單質(zhì)遇到淀粉時，溶液的藍色消失，據(jù)此來回答并計算純度．依據(jù)反應(yīng)過程的離子方程式的定量關(guān)系計算，注意溶液體積變化；

解答：解：（1）雜質(zhì)SiO₂、Al₂O₃與純堿反應(yīng)的原理相同均轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}，氧化硅和碳酸鈉加熱反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，所以氧化鋁和碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al₂O₃+Na₂CO₃=2NaAlO₂+CO₂↑；
故答案為：Al₂O₃+Na₂CO₃=2NaAlO₂+CO₂↑；
（2）操作⑤中加酸酸化后CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，轉(zhuǎn)化的離子方程式為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；
（3）PH試紙的實驗方法是取一段pH試紙置于表面皿上，用玻璃棒蘸取待測液點在試紙的中部，變色后再將試紙與標(biāo)準(zhǔn)比色卡進行比較，
故答案為：取一段pH試紙置于表面皿上，用玻璃棒蘸取待測液點在試紙的中部，再將試紙與標(biāo)準(zhǔn)比色卡進行比較；
（4）檢驗上述工藝流程④的濾渣中Fe、Al、Si元素成分的探究實驗過程是利用過量鹽酸反應(yīng)能生成沉淀的是硅酸根離子，生成沉淀硅酸，剩余溶液中加入過量氫氧化鈉溶液出現(xiàn)紅褐色沉淀氫氧化鐵，鋁離子生成偏鋁酸鈉，在濾液中通入過量二氧化碳反應(yīng)生成白色沉淀氫氧化鋁；
故答案為：

		硅酸（或H2SiO3）
NaOH溶液（或其它強堿溶液）
	白色膠狀沉淀生成

（4）①配制溶液時，在燒杯中溶解物質(zhì)后，鹽玻璃棒轉(zhuǎn)移溶液到250ml容量瓶中，最后用膠頭滴管定容，所以所需的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還需250 mL容量瓶，膠頭滴管；
故答案為：250 mL容量瓶，膠頭滴管；  
 ②根據(jù)反應(yīng)：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液時，碘單質(zhì)恰好完全反應(yīng)，溶液藍色褪去，達到滴定終點，由反應(yīng)Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-可得反應(yīng)的關(guān)系式為Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，根據(jù)關(guān)系式計算．
Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
1mol          6mol
n            0.1200×40×10^-3mol
則250ml含重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為n=

0.1200×40×10-3mol

6

×10，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度為

0.1200×40×10-3×10×294

6×2.5000

×100%=94.08%；
故答案為：94.08%；

點評：本題考查物質(zhì)性質(zhì)和組成的實驗分析應(yīng)用，有關(guān)鹽的水解以及滴定實驗等方面的綜合知識，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度較大．