Question

16．以鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有SiO₂、Al₂O₃等雜質）為原料制備重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）的過程如圖所示．

已知：①某些金屬氧化物跟熔融燒堿反映可生成鹽．
②NaFeO₂遇水發(fā)生強烈水解．
回答下列問題：
（1）氧化焙燒時將鉻鐵礦粉碎的目的是增大接觸面積，加快焙燒速率．寫出焙燒鉻鐵礦生成Na₂CrO₄和NaFeO₂的化學反應方程式4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂═8Na₂CrO₄+NaFeO₂+10H₂O．
（2）濾液l的溶質除Na₂CrO₄和NaOH外，還含有Na₂SiO₃、NaAlO₂．（填化學式）
（3）濾渣2經酸化處理后（調節(jié)pH約為3）可形成一種膠凍狀凝膠其主要用途是可用于制備干燥劑．（寫一種）
（4）由Na₂Cr₂O₇溶液（己除去Na₂SO₄）和KC1固體得到K₂Cr₂O₇晶體的轉化過程是復分解反應（填基本反應類型）．獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥．
（5）欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將Cr₂O₇^2-轉化為Cr（OH）₃沉淀除去．室溫時，Cr（OH）₃?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq） K_sp=a．若c（Cr³⁺）=bmol/L，則溶液的pH=14+lg（$\frac{a}$）$\frac{1}{3}$用（含a和b的代數(shù)式表示，需化簡）．

Answer 1

分析 根據(jù)題中制備重鉻酸鉀的流程可知，鉻鐵礦在空氣中煅燒，二價鐵被氧化成三價鐵，并形成鈉鹽，水浸后溶解到溶液中，即濾液Ⅰ中，部分鐵酸根水解得濾渣Ⅰ，調節(jié)PH值，除去硅酸根離子，形成硅酸沉淀即濾渣Ⅱ，得到較純凈的Na₂CrO₄溶液，在Na₂CrO₄溶液中加入氯化鉀利用溶解度的不同可以得到K₂Cr₂O₇晶體，
（1）礦石粉碎是增大接觸面積，加快反應速率；從流程看，反應物為：FeO•Cr₂O₃、氫氧化鈉和氧氣，生成物為：Na₂CrO₄和NaFeO₂，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等和原子守恒配平方程式；
（2）以鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有SiO₂、Al₂O₃等雜質）和氫氧化鈉反應，二氧化硅是酸性氧化物，氧化鋁為兩性氧化物和堿粉碎反應；
（3）濾渣2經酸化處理后（調節(jié)pH約為3）可形成一種膠凍狀凝膠為硅酸膠體，可以制備干燥劑；
（4）由Na₂Cr₂O₇溶液（己除去Na₂SO₄）和KC1固體得到K₂Cr₂O₇晶體是利用的溶解度不同得到，反應過程中無元素化合價變化；溶液中得到溶質晶體是加熱濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌干燥；
（5）室溫時，Cr（OH）₃?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq） K_sp=a，依據(jù)溶度積常數(shù)計算氫氧根離子濃度，計算得到溶液PH；

解答 解：（1）氧化焙燒時將鉻鐵礦粉碎的目的是：增大接觸面積，加快焙燒速率，從流程看，反應物為：FeO•Cr₂O₃、氫氧化鈉和氧氣，生成物為：Na₂CrO₄和NaFeO₂，反應方程式為：FeO•Cr₂O₃+O₂+NaOH→Na₂CrO₄+NaFeO₂，鐵從+2升到+3，鉻從+3升到+6，2個鉻升高6價，共升高7價，氧氣化合價從0價降低到-2價，共降低4價，所以初步配平為：4FeO•Cr₂O₃+7O₂+NaOH→8Na₂CrO₄+4NaFeO₂，根據(jù)原子守恒，氫氧化鈉前系數(shù)為20，生成物還有10H₂O，配平方程式得：4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，
故答案為：增大接觸面積，加快焙燒速率； 4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂═8Na₂CrO₄+NaFeO₂+10H₂O
（2）以鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有SiO₂、Al₂O₃等雜質）和氫氧化鈉反應，二氧化硅是酸性氧化物，氧化鋁為兩性氧化物和堿粉碎反應生成Na₂SiO₃、NaAlO₂，濾液l的溶質除Na₂CrO₄和NaOH外，還含有Na₂SiO₃、NaAlO₂，
故答案為：Na₂SiO₃、NaAlO₂；
（3）濾渣2經酸化處理后（調節(jié)pH約為3）可形成一種膠凍狀凝膠為硅酸膠體，可以制備干燥劑，
故答案為：可用于制備干燥劑；
（4）由Na₂Cr₂O₇溶液（己除去Na₂SO₄）和KC1固體得到K₂Cr₂O₇晶體是利用的溶解度不同得到，反應過程中無元素化合價變化，轉化過程是復分解反應；溶液中得到溶質晶體是加熱濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌干燥，
故答案為：復分解反應、冷卻結晶；
（5）室溫時，Cr（OH）₃?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq） K_sp=c（Cr³⁺）c³（OH^-）a．若c（Cr³⁺）=bmol/L，溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{Ksp}{c（C{r}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{a}}$，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{\root{3}{\frac{a}}}$，則溶液的pH=-lg$\frac{1{0}^{-14}}{\root{3}{\frac{a}}}$=14+lg（$\frac{a}$）$\frac{1}{3}$，
故答案為：14+lg（$\frac{a}$）$\frac{1}{3}$；

點評 本題考查了物質分離提純、物質性質分析判斷，考查角度很廣，題目難度中等，注意溶液中得到溶質晶體的操作和溶液PH的計算．