Question

铬铁矿的主要成分的化学式为FeO?Cr₂O₃，还含有SiO₂、Al₂O₃等杂质．工业上常采用固体碱熔氧化法用铬铁矿粉制备重铬酸钾，流程为：

已知：①NaFeO₂遇水强烈水解；
②重铬酸钾为橙红色针状晶体，溶于水，不溶于乙醇，有强氧化性；
③2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
（1）灼烧操作一般在坩埚中进行，下列物质适合用来制作此实验坩埚材料的是

 

A．铁       B．氧化铝        C．石英         D．陶瓷
（2）①铬铁矿经粉碎处理的目的是

 

．
②写出Cr₂O₃和纯碱、氧气反应生成Na₂CrO₄的化学方程式为

 

；
③NaFeO₂水浸时强烈水解生成氢氧化铁沉淀，离子方程式为

 

．
（3）滤液1的成分除Na₂CrO₄、NaOH外，还含有（填化学式）

 

，
（4）通过途径 I从Na₂CrO₄溶液获得K₂Cr₂O₇晶体，操作步骤有：
“酸化”→加KCl固体→蒸发浓缩→操作a→过滤→洗涤→干燥．
①“酸化”步骤用醋酸调节溶液pH＜5，其目的是

 

；
②操作a的名称

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：铬铁矿主要成分为FeO?Cr₂O₃，含有SiO₂、Al₂O₃等杂质、混和NaOH，与足量空气煅烧，4FeO?Cr₂O₃+7O₂+20NaOH

煅烧  .

8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、Na₂SiO₃、NaOH和NaAlO₂的混合体系，然后加水溶解，三价铁水解，NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，得固体氢氧化铁滤渣1和滤液Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH、NaAlO₂，再调节溶液的pH，使偏铝酸盐完全转化为氢氧化铝沉淀，硅酸盐完全沉淀；过滤，使滤液酸化，使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，加KCl固体→蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥，得到K₂Cr₂O₇．
（1）根据步骤①在坩埚中进行煅烧物质含有强碱氢氧化钠，氢氧化钠能和二氧化硅反应来解答；
（2）①根据影响化学反应速率的常见因素进行解答；
②Cr₂O₃和纯碱、氧气反应生成Na₂CrO₄、CO₂，利用电子守恒和原子守恒配平方程式；
③NaFeO₂水解，生成氢氧化铁沉淀，根据质量守恒可知还应有NaOH，据此书写离子方程式；
（3）根据流程分析滤液I的成分；
（4）①酸性条件下，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
②从溶液中提取溶质的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；

解答： 解：铬铁矿主要成分为FeO?Cr₂O₃，含有SiO₂、Al₂O₃等杂质、混和NaOH，与足量空气煅烧，4FeO?Cr₂O₃+7O₂+20NaOH

煅烧  .

8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、Na₂SiO₃、NaOH和NaAlO₂的混合体系，然后加水溶解，三价铁水解，NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，得固体氢氧化铁滤渣1和滤液Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH、NaAlO₂，再调节溶液的pH，使偏铝酸盐完全转化为氢氧化铝沉淀，硅酸盐完全沉淀；过滤，使滤液酸化，使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，加KCl固体→蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥，得到K₂Cr₂O₇．
（1）A．铁坩埚含有铁，铁与氢氧化钠不反应，故A正确；
B．三氧化二铝能和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故B错误；
C．石英中含有二氧化硅，二氧化硅能和氢氧化钠反应，故C错误；
D．陶瓷中含有二氧化硅，二氧化硅能和氢氧化钠反应，故D错误；
故答案为：A；
（2）①固体的表面积越大，反应速率越大，铬铁矿经粉碎处理，能使铬铁矿的表面积增大，增大了与氧气 接触面积，所以反应速率加快；
故答案为：增大反应物的表面积，加快反应速率；
②高温条件下，Cr₂O₃和纯碱、氧气反应生成Na₂CrO₄、CO₂，其反应的化学方程式为：2Cr₂O₃+3O₂+4Na₂CO₃

高温  .

4Na₂CrO₄+4CO₂↑；
故答案为：2Cr₂O₃+3O₂+4Na₂CO₃

高温  .

4Na₂CrO₄+4CO₂↑；
③NaFeO₂水解，生成氢氧化铁沉淀，根据质量守恒可知还应有NaOH，化学方程式为：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，
故答案为：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH；
（3）由流程分析可知滤液I中含有Na₂CrO₄、NaFeO₂、Na₂SiO₃、NaOH和NaAlO₂，故答案为：NaAlO₂、Na₂SiO₃；
（4）①①“酸化”步骤用醋酸调节溶液pH＜5，酸性条件下，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，增大氢离子的浓度平衡正向移动，尽量将CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-；
故答案为：使2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O 的平衡向正反应方向移动，尽量将CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-；
②从溶液中提取溶质的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，则操作a为冷却结晶，故答案为：冷却结晶．

点评：本题考查了物质制备实验方案的流程分析和产物判断，题目难度中等，把握生产流程是解题的关键，注意物质之间的转化，侧重于考查学生的实验探究能力和对基础知识的综合应用能力．