Question

17．以鉻鐵礦為原料制備鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）的工藝流程如圖所示．鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO-Cr₂O₃和雜質(zhì)SiO₂．

已知：①NaFeO₂遇水強(qiáng)烈水解
②2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
回答下列問題：
（1）K₂CrO₄中Cr元素的化合價是+6．
（2）完成并配平煅燒鉻鐵礦生成Na₂CrO₄和NaFeO₂的化學(xué)反應(yīng)方程式  FeO-Cr₂O₃+O₂+NaOH$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$  Na2CrO4+NaFeO₂+10H₂O；該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是Na₂CrO₄、NaFeO₂．
（3）生成濾渣1中紅褐色物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)方程式是NaFeO₂+2H₂O=NaOH+Fe（OH）₃↓．濾渣2的成分（填化學(xué)式）．
（4）濾液2存在平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O．若改變條件使上述平衡向正方向移動，則下列說法正確的是B、C．
A．達(dá)到新平衡后，溶液PH一定增大
B．再達(dá)到新平衡前，正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率
C．該反應(yīng)平衡常數(shù)可以不改變
D．達(dá)新平衡后，CrO₄^2-的消耗速率等于Cr₂O₇^2-的消耗速率
（5）含鉻廢水中含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2--，它們會對人體及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的危害，必須進(jìn)行處理．還原沉淀法是常用的一種方法：
CrO₄^2-→$→_{①轉(zhuǎn)化}^{H+}$Cr₂O₇^2-→$→_{②還原}^{Fe_{2}+}$Cr³⁺→$→_{③沉淀}^{OH}$Cr（OH）₃↓
①上述流程中還原過程的離子反應(yīng)方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
②最終生成的Cr（OH）₃在溶液中存在沉淀溶解平衡：Cr（OH）₃（s）?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq）常溫下，Cr（OH）₃的K_sp=1×10^-32，當(dāng)c（Cr³⁺）降至1×10^-3•mol•L^-1，溶液的pH應(yīng)調(diào)至4時沒有 （填“有”或“沒有”）沉淀生成．

Answer 1

分析 鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO•Cr₂O₃，還含有SiO₂雜質(zhì)，將鉻鐵礦和氫氧化鈉、氧氣混合焙燒，發(fā)生反應(yīng)①4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，②2NaOH+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+H₂O；
然后水浸、過濾得到濾渣1和濾液1，根據(jù)信息①知，濾液1中溶質(zhì)是Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH，濾渣1為Fe（OH）₃，再調(diào)節(jié)溶液的pH，使硅酸鹽完全沉淀，根據(jù)信息②知，溶質(zhì)變?yōu)镹a₂Cr₂O₇，然后加入KCl固體，因?yàn)镹a₂Cr₂O₇的溶解度大于K₂Cr₂O₇，所以得到K₂Cr₂O₇晶體，采用過濾方法得到K₂Cr₂O₇晶體，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）根據(jù)化合價規(guī)則：化合物中各個元素的化合價代數(shù)和是0，K是+1價，O是-2價，所以K₂Cr₂O₇中Cr元素的化合價是+6；
故答案為：+6；
（2）煅燒鉻鐵礦生成Na₂CrO₄和NaFeO₂的化學(xué)反應(yīng)方程式為4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，該反應(yīng)中Cr元素和O元素化合價升高被氧化，生成的氧化產(chǎn)物為：Na₂CrO₄、NaFeO₂；
故答案為：10H₂O；Na₂CrO₄、NaFeO₂；
（3）水浸發(fā)生NaFeO₂的水解：NaFeO₂+2H₂O=NaOH+Fe（OH）₃↓，操作Ⅰ是過濾，得到濾渣1為Fe（OH）₃；濾液1中溶質(zhì)是Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH，調(diào)節(jié)溶液的pH，使硅酸鹽完全沉淀硅酸，則濾渣2 為H₂SiO₃；
故答案為：NaFeO₂+2H₂O=NaOH+Fe（OH）₃↓；H₂SiO₃；
（4）濾液2存在平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，平衡向正方向移動，
A．加酸，平衡向正方向移動，達(dá)到新平衡后，溶液PH減小，錯誤，
B．平衡向正方向移動，再達(dá)到新平衡前，正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率，正確，
C．溫度不變，該反應(yīng)平衡常數(shù)可以不改變，正確，
D．達(dá)新平衡后，CrO₄^2-的消耗速率是Cr₂O₇^2-的消耗速率的2倍，錯誤；
故答案為：B、C；
（5）①還原過程為Cr₂O₇^2-被Fe²⁺還原為Cr³⁺的反應(yīng)，離子方程為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②常溫下，當(dāng)c（Cr³⁺）降至1×10^-3•mol•L^-1，溶液的pH應(yīng)調(diào)至4時，c（OH^-）=10^-10mol/L，Qc=c（Cr³⁺）•c（OH^-）³=1×10^-33＜K_sp=1×10^-32，故無沉淀生成；
故答案為：沒有．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對條件的控制選擇與理解、溶度積的計算等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．