Question

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

步驟①中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：
4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂═8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
（1）①中反應(yīng)是在回轉(zhuǎn)窯中進行的，反應(yīng)時需不斷攪拌，其作用是增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率．
（2）雜質(zhì)Al₂O₃在①中轉(zhuǎn)化的化學(xué)反應(yīng)方程式為Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．
（3）用化學(xué)平衡移動原理說明③中煮沸的作用是水解吸熱，煮沸促進水解平衡AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-、SiO₃^2-+2H₂O?H₂SiO₃+2OH^-向右移動，生成氫氧化鋁、硅酸沉淀（用離子方程式結(jié)合文字說明），若調(diào)節(jié)pH過低產(chǎn)生的影響是H⁺將水解生成的氫氧化鋁沉淀溶解，雜質(zhì)Al³⁺與Na₂CrO₄難以分離．
（4）⑤中酸化是使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-寫出該反應(yīng)的離子方程式：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．

（5）工業(yè)上還可用電解法制備重鉻酸鈉，其裝置示意圖如上．
陰極的電極反應(yīng)式為4H₂O+4e^-=OH^-+2H₂↑；
陽極的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）加入碳酸鈉煅燒，可生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、NaAlO₂、Na₂SiO₃等，加入水浸取，得到濾渣1為Fe₂O₃，過濾后將濾液稀釋、煮沸、調(diào)節(jié)pH7～8得到濾渣2為Al（OH）₃、H₂SiO₃，過濾后將濾液酸化，發(fā)生了反應(yīng)2Na₂CrO₄+H₂SO₄?Na₂SO₄+Na₂Cr₂O₇+H₂O，生成了Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄，蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸鈉，冷卻結(jié)晶得到Na₂Cr₂O₇•2H₂O，
（1）①中反應(yīng)是在回轉(zhuǎn)窯中進行的，反應(yīng)時需不斷攪拌，可增大反應(yīng)物的接觸面積；
（2）雜質(zhì)Al₂O₃在①中轉(zhuǎn)化生成NaAlO₂；
（3）濾液中含有NaAlO₂、Na₂SiO₃等，都為強堿弱酸鹽，加熱煮沸，促進水解，若調(diào)節(jié)pH過低，H⁺將水解生成的氫氧化鋁沉淀溶解，雜質(zhì)Al³⁺與Na₂CrO₄難以分離；
（4）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；
（5）陰極上氫離子放電生成氫氣，陽極上氫氧根放電生成氧氣．

解答 解：鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）加入碳酸鈉煅燒，可生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、NaAlO₂、Na₂SiO₃等，加入水浸取，得到濾渣1為Fe₂O₃，過濾后將濾液稀釋、煮沸、調(diào)節(jié)pH7～8得到濾渣2為Al（OH）₃、H₂SiO₃，過濾后將濾液酸化，發(fā)生了反應(yīng)2Na₂CrO₄+H₂SO₄?Na₂SO₄+Na₂Cr₂O₇+H₂O，生成了Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄，蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸鈉，冷卻結(jié)晶得到Na₂Cr₂O₇•2H₂O，
（1）①中反應(yīng)是在回轉(zhuǎn)窯中進行的，反應(yīng)時需不斷攪拌，可增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，故答案為：增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；
（2）雜質(zhì)Al₂O₃在①中轉(zhuǎn)化的化學(xué)反應(yīng)方程式為Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，故答案為：Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
（3）濾液中含有NaAlO₂、Na₂SiO₃等，都為強堿弱酸鹽，加熱煮沸，促進水解平衡AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-、SiO₃^2-+2H₂O?H₂SiO₃+2OH^-向右移動，生成氫氧化鋁、硅酸沉淀，若調(diào)節(jié)pH過低，H⁺將水解生成的氫氧化鋁沉淀溶解，雜質(zhì)Al³⁺與Na₂CrO₄難以分離，
故答案為：水解吸熱，煮沸促進水解平衡AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-、SiO₃^2-+2H₂O?H₂SiO₃+2OH^-向右移動，生成氫氧化鋁、硅酸沉淀； H⁺將水解生成的氫氧化鋁沉淀溶解，雜質(zhì)Al³⁺與Na₂CrO₄難以分離；
（4）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：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（5）溶液中有四種離子，重鉻酸酸根，鈉離子，氫離子和氫氧根，在陰極上氫離子放電：2 H⁺+2e═H₂↑或4H₂O+4e^-=OH^-+2H₂↑，在陽極上氫氧根放電：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，
故答案為：4H₂O+4e^-=OH^-+2H₂↑；4OH^--4e^-=₂↑+2H₂O．

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．