Question

【题目】某Cr2O3样品中含有少量Al2O3、MgO等杂质。实验室以此样品为主要原料制取重铬酸钾(K2Cr2O7)的流程如下：

已知：2CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O。

（1） 上述氧化过程中，若将1 mol Cr2O3转化成Na2CrO4，消耗氧气的体积(标准状况)是________。

（2） 酸化1中为确保溶液中Al3+、AlO2－浓度均不超过10－6 mol·L－1，需调节溶液pH的范围是________。

已知：Al(OH)3(s) H++AlO2－+H2O的K＝1×10－14；Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33

（3）酸化2后所得溶液加入KCl发生复分解反应，该反应能发生的原因是_________________。

（4） 称取重铬酸钾试样2.40 g 配成250 mL溶液，取出25.00 mL于碘量瓶中，加入稀硫酸和足量碘化钾(铬被还原为Cr3+)并放于暗处6min左右，然后加入适量水和数滴淀粉指示剂，用0.24 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点(发生反应：I2+2S2O32－===2I－+S4O62－，杂质不参与反应)，共用去Na2S2O3标准溶液20.00mL。求所得产品中重铬酸钾的质量分数(写出计算过程)。

Answer 1

【答案】（1）33.6 L；

（2）5～8；

（3）K2Cr2O7溶解度比Na2Cr2O7更小

（4）根据题意得关系式K2Cr2O7～3I2～6Na2S2O3，则：

n(K2Cr2O7)＝×n(Na2S2O3)＝×0.24 mol·L－1×0.020 L＝0.000 8 mol

m(K2Cr2O7)试样＝0.000 8 mol×294 g·mol－1×＝2.352 g

w(K2Cr2O7)＝×100% ＝98.0%

【解析】

试题分析：流程分析可知，某Cr2O3样品中含有少量Al2O3、MgO等杂质，反应器中加入纯碱和氧气，将 Cr2O3转化成Na2CrO4，浸取过滤得到滤液调节溶液PH除去铝和镁离子，过滤得到Na2CrO4溶液，酸化后加入氯化钾浓缩过滤干燥得到重铬酸钾。

（1）若将1mol Cr2O3转化成Na2CrO4，Cr2O3～2Na2CrO4～6e-，O2～4e-，

得到2Cr2O3～3O2～12e-，

2 3

1mol 1.5mol

消耗标准状况下氧气的体积=1.5mol×22.4L/mol=33.6L，故答案为：33.6；

（2）依据电离平衡常数和溶度积常数计算所需溶液的pH范围，Al(OH)3(s) H++AlO2-+H2O的K=c(AlO2-)×c(H+)=1×10-14，c(H+)=10-8mol/L，溶液pH=8，Kap[Al(OH)3]=c(Al3+)×c3(OH-)=1×10-33 ，c(OH-)=10-9mol/L，c(H+)=10-5mol/L，溶液pH=5，酸化1中为确保溶液中Al3+、AlO2-浓度均不超过10-6 molL-1，需调节溶液pH值的范围是5～8，故答案为：5～8；

（3）操作中加入KCl的原因温度对氯化钠的溶解度影响小，但对重铬酸钾的溶解度影响较大，K2Cr2O7 溶解度小于Na2Cr2O，利用复分解反应，可得到重铬酸钾；故答案为：K2Cr2O7溶解度比Na2Cr2O7更小；

（4）称取重铬酸钾试样2.40g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入稀硫酸和足量碘化钾(铬被还原为Cr3+)并放于暗处6min左右，反应为Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O，然后加入适量水和数滴淀粉指示剂，用0.24molL-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点(发生反应：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，杂质不参与反应)，共用去Na2S2O3标准溶液20.00mL，依据反应的定量关系为：

K2Cr2O7 ～ 3I2 ～ 6Na2S2O3

1 6

0.24molL-1 ×0.020L n

n=0.0008mol，称取重铬酸钾试样2.40g配成250mL溶液中重铬酸钾质量，m(K2Cr2O7) = 0.0008 mol × 294 g/mol × = 2.352g，产品中重铬酸钾的质量分数 = × 100% = 98.0%，

答：产品中重铬酸钾的质量分数=×100%=98.0%