Question

【題目】鉻鐵礦(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)，以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的工藝流程示意圖如下(部分操作和條件略)：

(1)鉻鐵礦(FeCr2O4)改寫為氧化物的形式為___________________。

(2)反應(yīng)①中發(fā)生了兩個主要反應(yīng)，其中一個主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2；另一個主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ______________________________。

(3)寫出反應(yīng)②中生成固體B的離子方程式為_________________________________。

(4)pH < 5時，發(fā)生反應(yīng)有__________________（寫離子方程式），Na2Cr2O7 + 2KCl = K2Cr2O7↓+ 2NaCl。

下表是相關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)：

物質(zhì)	溶解度	( g / 100 g H2O )
	0℃	40℃	80℃
KCl	28	40.1	51.3
NaCl	35.7	36.4	38
K2Cr2O7	4.7	26.3	73
Na2Cr2O7	163	215	376

①加入KCl固體后經(jīng)一系列操作析出K2Cr2O7晶體的理由是___________________________。

②獲得K2Cr2O7晶體的操作由多步組成，依次是加入KCl固體、蒸發(fā)濃縮、________________、_____________、洗滌、干燥得到晶體。

(5)某種酒精測試儀中，K2Cr2O7在酸性條件下將乙醇氧化為乙酸，自身被還原為三價鉻離子，該反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量比為_________________。

(6)含鉻廢渣(廢水)的隨意排放對人類生成環(huán)境有極大的危害，電解法是處理鉻污染的一種方法，電解時，在陰極區(qū)有Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀生成(已知Ksp[Fe(OH)3] = 4.0×10—38，Ksp[Cr(OH)3] = 6.0×10—31)。已知電解后的溶液中c(Cr3+)為3.0×10—5 mol/L，則溶液中c(Fe3+)為________________ mol/L。

Answer 1

【答案】FeO·Cr2O3 Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑AlO2— + CH3COOH + H2O = Al(OH)3↓+ CH3COO—2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2OK2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且溫度對氯化鈉的溶解度影響較小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復(fù)分解反應(yīng)在低溫下可以得到重鉻酸鉀冷卻結(jié)晶過濾2: 32.0×10—12

【解析】

鉻鐵礦(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)，加入碳酸鈉并通入二氧化碳，在空氣中焙燒，得到Fe2O3和Na2CrO4、NaAlO2的混合物，加水過濾后得含Na2CrO4和NaAlO2的混合溶液，加入醋酸溶液調(diào)節(jié)pH=7~8，反應(yīng)得固體B為Al(OH)3沉淀，溶液B中含有Na2CrO4，加入醋酸調(diào)節(jié)pH＜5，發(fā)生反應(yīng)2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O，因K2Cr2O7的溶解度較小，加入KCl，Na2Cr2O7轉(zhuǎn)化生成K2Cr2O7。

(1).鉻鐵礦中鉻元素為+3價，鐵元素為+2價，所以FeCr2O4可改寫為氧化物的形式為FeO·Cr2O3，故答案為：FeO·Cr2O3；

(2).根據(jù)流程圖可以推斷，反應(yīng)①中另一個主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑，故答案為：Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑；

(3).反應(yīng)②中加入酸后與AlO2－發(fā)生反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，所以生成固體B的離子方程式為AlO2－ + CH3COOH + H2O = Al(OH)3↓+ CH3COO－，故答案為：AlO2－ + CH3COOH + H2O = Al(OH)3↓+ CH3COO－；

(4).pH < 5時，CrO42-會轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，離子方程式為2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O，故答案為：2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O；

① .由表中數(shù)據(jù)可知，K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且溫度對氯化鈉的溶解度影響較小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，隨著溫度的降低K2Cr2O7的溶解度迅速降低產(chǎn)生沉淀，溶液中的復(fù)分解反應(yīng)平衡被打破，反應(yīng)向右進(jìn)行，從而利用復(fù)分解反應(yīng)在低溫下可以得到重鉻酸鉀，故答案為：K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且溫度對氯化鈉的溶解度影響較小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復(fù)分解反應(yīng)在低溫下可以得到重鉻酸鉀；

② .要獲得K2Cr2O7，需經(jīng)過加入KCl固體、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等，故答案為：冷卻結(jié)晶；過濾；

(5).K2Cr2O7在酸性條件下將乙醇氧化為乙酸，自身被還原為三價鉻離子，該反應(yīng)的離子方程式為2Cr2O72－＋3CH3CH2OH＋16H＋=3CH3COOH＋4Cr3＋＋11H2O，由反應(yīng)方程式可知，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量比為2: 3，故答案為：2: 3；

(6). 電解后的溶液中c(Cr3+)為3.0×10-5 mol/L，所以溶液中c（OH－）=，而c(Fe3＋)=，所以c(Fe3＋)=×c(Cr3+)=×3.0×10-5 mol/L=2.0×10-12 mol/L，故答案為：2.0×10-12。