Question

18．以鉻鐵礦（主要成分為FeO和Cr₂O₃，含有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）為主要原料生產(chǎn)化工原料紅礬鈉（主要成分為重鉻酸鈉：Na₂Cr₂O₇•2H₂O），其主要工藝流程如下：

查閱資料得知：在堿性條件下，某些氧化劑能將Cr³⁺轉(zhuǎn)化為CrO₄^2-．
回答下列問題：
（1）為了提高鉻鐵礦中Cr³⁺的浸出率，可采取的措施有（填兩項）：適當(dāng)升高溶液溫度、將鉻鐵礦進(jìn)行粉碎、攪拌或適當(dāng)增大硫酸的濃度等．
（2）實驗室中操作①②中用到的硅酸鹽質(zhì)的主要儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗（填儀器名稱）．
（3）固體A中含有的物質(zhì)是SiO₂，固體C中含有的物質(zhì)是Al（OH）₃ 和Fe（OH）₃．
（4）寫出溶液D轉(zhuǎn)化為溶液E過程中反應(yīng)的離子方程式10OH^-+2Cr³⁺+3H₂O₂=2CrO₄^2-+8H₂O．
（5）酸化過程是使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，寫出該反應(yīng)的離子方程式2H⁺+2CrO₄^2-=Cr₂O₇^2-+H₂O．
（6）將溶液F經(jīng)過下列操作：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，干燥即得紅礬鈉．

Answer 1

分析 鉻鐵礦（主要成分為FeO和Cr₂O₃，含有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)），加入過量稀硫酸，固體A為SiO₂，溶液B中含有Cr³⁺、Al³⁺、Fe²⁺，在B中加入氧化劑，可生成Fe³⁺，調(diào)節(jié)溶液pH可除去Fe³⁺、Al³⁺，生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，即固體C，溶液D含有Cr³⁺，在溶液D中加入H₂O₂和NaOH，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，溶液E含有Na₂CrO₄，酸化可得Na₂Cr₂O₇，溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶過濾，洗滌干燥可得Na₂Cr₂O₇•2H₂O．
（1）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是延長浸取時間、升高溫度增大物質(zhì)溶解度，增大接觸面積或加快攪拌速度等措施；
（2）實驗室中操作①②為過濾，根據(jù)過濾的操作過程和儀器組裝來判斷用到什么儀器，硅酸鹽質(zhì)的主要儀器指玻璃儀器；
（3）FeO、Cr₂O₃、Al₂O₃和硫酸反應(yīng)生成可溶性的鹽，SiO₂和硫酸不反應(yīng)，通過I氧化、Ⅱ除鐵、鋁，所以固體C中含有的物質(zhì)是氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀；
（4）溶液D轉(zhuǎn)化為溶液E過程為Cr³⁺、被過氧化氫氧化成CrO₄^2-的過程，依據(jù)離子反應(yīng)方程式書寫規(guī)則書寫；
（5）在酸性環(huán)境下，CrO₄^2-與H⁺離子反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-據(jù)此來書寫方程式；
（6）將溶液F經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥即得紅礬鈉．

解答 解：鉻鐵礦（主要成分為FeO和Cr₂O₃，含有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)），加入過量稀硫酸，固體A為SiO₂，溶液B中含有Cr³⁺、Al³⁺、Fe²⁺，在B中加入氧化劑，可生成Fe³⁺，調(diào)節(jié)溶液pH可除去Fe³⁺、Al³⁺，生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，即固體C，溶液D含有Cr³⁺，在溶液D中加入H₂O₂和NaOH，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，溶液E含有Na₂CrO₄，酸化可得Na₂Cr₂O₇，溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶過濾，洗滌干燥可得Na₂Cr₂O₇•2H₂O．
（1）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是：延長浸取時間、加快溶解速度、將鉻鐵礦進(jìn)行粉碎、攪拌或適當(dāng)增大硫酸的濃度等措施，
故答案為：適當(dāng)升高溶液溫度；將鉻鐵礦進(jìn)行粉碎、攪拌或適當(dāng)增大硫酸的濃度等；
（2）實驗室中操作①②都為過濾，過濾時需要制作過濾器的漏斗、固定儀器的鐵架臺、引流用的玻璃棒、承接濾液的燒杯，所以過濾操作時用到的硅酸鹽質(zhì)的主要儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；
（3）鉻鐵礦（主要成分為FeO和Cr₂O₃，含有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)），加入過量稀硫酸，F(xiàn)eO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O，Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O，Cr₂O₃+3H₂SO₄=Cr₂（SO₄）₃+3H₂O，SiO₂和硫酸不反應(yīng)，固體A為SiO₂，溶液B中含有Cr³⁺、Al³⁺、Fe²⁺，在B中加入氧化劑，可生成Fe³⁺，調(diào)節(jié)溶液pH可除去Fe³⁺、Al³⁺，生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，即固體C，
故答案為：SiO₂；Al（OH）₃ 和Fe（OH）₃；
（4）溶液D含有Cr³⁺，在溶液D中加入H₂O₂和NaOH，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Cr³⁺～CrO₄^2-，鉻化合價（+3→+6），H₂O₂～H₂O，氧化合價（-1→0），反應(yīng)為：10OH^-+2Cr³⁺+3H₂O₂=2CrO₄^2-+8H₂O，
故答案為：10OH^-+2Cr³⁺+3H₂O₂=2CrO₄^2-+8H₂O；
（5）酸化使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，反應(yīng)的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，故答案為：2H⁺+2CrO₄^2-=Cr₂O₇^2-+H₂O；
（6）溶液E含有Na₂CrO₄，酸化可得Na₂Cr₂O₇，溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶過濾，洗滌干燥可得Na₂Cr₂O₇•2H₂O，故答案為：過濾；洗滌．

點評 本題考查了物質(zhì)制備流程和方案的分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰Φ目疾�，注意把握題干信息的分析理解，操作步驟的注意問題和基本操作方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．