Question

重铬酸钾是（K₂Cr₂O₇）工业生产和实验室的重要氧化剂，实验室模拟工业法用铬酸钠（Na₂CrO₄，其中有杂质Na₂SiO₃和NaAlO₂）制K₂Cr₂O₇的主要流程如下：

（1）操作①目的是

将SiO₃^2-和AlO₂^-转化为沉淀而除去

．
（2）操作②酸化时，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-的离子方程式（该过程可逆）

2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O

．
（3）已知K₂Cr₂O₇的溶解度：S_373K=94.1g，S_273K=4.6g．操作③的步骤为：向酸化后的混合液中加入KCl，加热蒸发使NaCl结晶析出后

趁热过滤

（填操作），再将滤液

冷却结晶

（填操作），得K₂Cr₂O₇晶体．
（4）K₂Cr₂O₇可用于测定工业废水中的化学耗氧量（化学耗氧量即COD：每升水样中还原性物质被氧化所需要的O₂质量）．某工业废水样100.00mL，酸化后加入0.01667mol?L^-1的K₂Cr₂O₇溶液，使水样中还原性物质完全氧化（还原产物为Cr³⁺）．再用0.1000mol?L^-1的FeSO₄溶液滴定剩余的Cr₂O₇^2-．则计算废水样的COD需要测定的数据有

K₂Cr₂O₇溶液体积、FeSO₄溶液体积

．

Answer 1

分析：（1）根据AlO₂^-、SiO₃^2-水解平衡移动判断产物；
（2）在酸性环境下，CrO₄^2-与H⁺离子反应生成Cr₂O₇^2-据此来书写方程式；
（3）根据物质的溶解度随温度的变化：K₂Cr₂O₇的溶解度随温度的升高而增大，但是NaCl的受温度影响不大来分析；
（4）根据题意废水与K₂Cr₂O₇溶液发生氧化还原反应，再用Fe²⁺把多余的Cr₂O₇^2-反应：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，则与废水反应反应的K₂Cr₂O₇的物质的量=加入的K₂Cr₂O₇的物质的量-与Fe²⁺反应的K₂Cr₂O₇的物质的量，利用2K₂Cr₂O₇～3O₂可求出废水中化学耗氧量即COD，

解答：解：（1）由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动，最终能使它们完全水解生成沉淀；
故答案为：将SiO₃^2-和AlO₂^-转化为沉淀而除去；
（2）CrO₄^2-在酸性条件下与H⁺离子反应生成Cr₂O₇^2-，该反应为可逆反应，反应的离子方程式为2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（3）向Na₂Cr₂O₇溶液中加入KCl固体，加热时，K₂Cr₂O₇的溶解度随温度的升高而增大，但是NaCl的受温度影响不大，所以加热蒸发使NaCl结晶析出后趁热过滤，再将滤液冷却结晶，得K₂Cr₂O₇晶体；
故答案为：趁热过滤；冷却结晶；
（4）废水与K₂Cr₂O₇溶液发生氧化还原反应，再用Fe²⁺把多余的Cr₂O₇^2-反应：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，与废水反应反应的K₂Cr₂O₇的物质的量=加入的K₂Cr₂O₇的物质的量-与Fe²⁺反应的K₂Cr₂O₇的物质的量，利用2K₂Cr₂O₇～3O₂可求出废水中化学耗氧量即COD，所以需要的数据有：K₂Cr₂O₇溶液的浓度和体积，FeSO₄溶液的浓度和体积，
故答案为：K₂Cr₂O₇溶液体积、FeSO₄溶液体积；

点评：本题为综合题，以铬酸钠制K₂Cr₂O₇的主要流程考查了物质的分离和提纯、氧化还原反应、化学计算，题目难度较大，COD的计算原理为易错点．