Question

【題目】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(shí)驗(yàn)小組模擬其流程如下圖所示：

（1）步驟①中，焙燒時(shí)所用的儀器材質(zhì)應(yīng)選用_______(填“瓷質(zhì)”、“鐵質(zhì)”或“石英質(zhì)”)，二氧化硅與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

（2）配平步驟①中主要反應(yīng)：_________

____FeCr2O4＋___O2＋___Na2CO3___Fe2O3＋___Na2CrO4＋___CO2

（3）操作④中，酸化時(shí)，CrO42－轉(zhuǎn)化為Cr2O72－，寫出平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式：______________。

（4）步驟③用硫酸將溶液的pH調(diào)至中性，所得濾渣的主要成分是___________、____________；

（5）下圖是Na2Cr2O7·2H2O和Na2SO4的溶解度曲線，步驟④中獲得固態(tài)副產(chǎn)品Na2SO4的實(shí)驗(yàn)操作方法為____________、___________。

（6）工業(yè)上常用電解法處理含Cr2O72－的酸性廢水，用金屬鐵作陽極、石墨作陰極，一段時(shí)間后產(chǎn)生Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀。若電解后溶液中c(Cr3+)=3.0×10－5mol·L－1，則c(Fe3+)=_____。(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38mol·L－1，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10－31mol·L－1)

（7）CrO5的結(jié)構(gòu)式為，該氧化物中Cr為_______價(jià)。

Answer 1

【答案】 鐵質(zhì) Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ 4 7 8 2 8 8 2CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O H2SiO3（H4SiO4或SiO2·H2O） Al(OH)3 加熱濃縮 趁熱過濾 2.0×10－12mol·L－1 +6

【解析】(1). 步驟①中，在鉻鐵礦中加入純堿焙燒，使用的儀器是坩堝，瓷質(zhì)和石英質(zhì)坩堝中均含有二氧化硅，在高溫下二氧化硅和純堿反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，化學(xué)方程式為：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，因此應(yīng)選用鐵質(zhì)坩堝，故答案為：鐵質(zhì)；Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑；

(2). FeCr2O4中鐵元素的化合價(jià)是+2價(jià)，氧元素的化合價(jià)是2價(jià)，則鉻元素的化合價(jià)為+3價(jià)，O2中氧元素的化合價(jià)是0價(jià)，反應(yīng)后鐵元素的化合價(jià)是+3價(jià)，鉻元素的化合價(jià)是+6價(jià)，氧元素的化合價(jià)是2價(jià)，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeCr2O4＋7O2＋8Na2CO32Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2，故答案為：4 7 8 2 8 8；

(3). 在操作④中，酸化的目的是使CrO42－轉(zhuǎn)化為Cr2O72－，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)且鉻元素的化合價(jià)沒有變化，根據(jù)原子守恒和電荷守恒，該平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式為：2CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O，故答案為：2CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O；

(4). 步驟③用硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH至中性，Na2SiO3、NaAlO2生成不溶的H2SiO3和Al(OH)3，過濾，所得濾渣為H2SiO3和Al(OH)3；故答案為：H2SiO3（H4SiO4或SiO2·H2O）；Al(OH)3；

(5). 據(jù)圖可知，溫度升高有利于硫酸鈉結(jié)晶析出，同時(shí)可以防止Na2Cr2O72H2O結(jié)晶析出，所以獲得副產(chǎn)品Na2SO4的實(shí)驗(yàn)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：加熱濃縮；趁熱過濾；

(6). Ksp[Fe(OH)3]= c(Fe3+)×c3(OH－)=4.0×10－38mol·L－1，Ksp[Cr(OH)3]= c(Cr3+)×c3(OH－)= 3.0×10－5mol·L－1×c3(OH－)=6.0×10－31mol·L－1，聯(lián)立得：c(Fe3+)=2.0×10－12mol·L－1，故答案為：2.0×10－12mol·L－1；

(7). 由CrO5的結(jié)構(gòu)式可知，一個(gè)Cr原子與5個(gè)O原子形成6個(gè)Cr－O極性共價(jià)鍵，共用電子對都偏向于O原子，所以該氧化物中Cr為+6價(jià)，故答案為：+6。