重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]是一种桔黄色结晶.可用作有机合成催化剂.实验室制纯净的N2及Cr2O3等．实验室可由工业级铬酸钠(Na2CrO4)为原料制取．有关物质溶解度如图所示．实验步骤如下:步骤1:将铬酸钠溶于适量的水.加入一定量浓硫酸酸化.使铬酸钠转化为重铬酸钠．步骤2:将上述溶液蒸发结晶.并趁热过滤．步骤3:将步骤� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

（2012?江苏一模）重铬酸铵[（NH₄）₂Cr₂O₇]是一种桔黄色结晶，可用作有机合成催化剂、实验室制纯净的N₂及Cr₂O₃等．实验室可由工业级铬酸钠（Na₂CrO₄）为原料制取．有关物质溶解度如图所示．实验步骤如下：
步骤1：将铬酸钠溶于适量的水，加入一定量浓硫酸酸化，使铬酸钠转化为重铬酸钠．
步骤2：将上述溶液蒸发结晶，并趁热过滤．
步骤3：将步骤二得到的晶体再溶解，再蒸发结晶并趁热过滤．
步骤4：将步骤三得到的滤液冷却至40℃左右进行结晶，用水洗涤，获得重铬酸钠晶体．
步骤5：将步骤四得到的重铬酸钠和氯化铵按物质的量之比1：2溶于适量的水，加热至105～110℃时，让其充分反应．
（1）步骤1是一个可逆反应，该反应的离子方程式为

2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O

．
（2）步骤2、3的主要目的是

除去硫酸钠杂质

．
（3）步骤4在40℃左右结晶，其主要目的是

尽量使硫酸钠不析出

．
（4）步骤5中获得（NH₄）₂Cr₂O₇还需补充的操作有

冷却结晶、过滤、洗涤及干燥

．
（5）（NH₄）₂Cr₂O₇受热分解制取Cr₂O₃的化学方程式为

（NH₄）₂Cr₂O₇═Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O

．
（6）对上述产品进行检验和含量测定．
①检验产品中是否有K⁺，其操作方法及判断依据是

用洁净的铂丝在酒精灯上灼烧至无色，然后蘸取晶体或者其溶液少许，在酒精灯火焰上灼烧，通过蓝色钴玻璃观察，若火焰显示蓝色说明含有钾离子，否则不含

．
②为了测定上述产品中（NH₄）₂Cr₂O₇的含量，称取样品0.150g，置于锥形瓶中，加50mL水，再加入2gKI（过量）及稍过量的稀硫酸溶液，摇匀，暗处放置10min，然后加150mL蒸馏水并加入3mL 0.5%淀粉溶液，用0.1000mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃标准溶液30.00mL，则上述产品中（NH₄）₂Cr₂O₇的纯度为

84%

（假定杂质不参加反应，已知：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，I₂+2S₂O

═2I^-+S₄O

）

分析：（1）根据信息写出铬酸钠在酸性条件下转化为重铬酸钠的反应；
（2）根据图示，温度升高，硫酸钠的溶解度降低进行分析；
（3）根据在40℃左右硫酸钠的溶解度最高进行分析；
（4）温度在105～110℃时，（NH₄）₂Cr₂O₇溶解度小于重铬酸钠溶液，据此可以通过冷却结晶、过滤、洗涤，最后干燥得到重铬酸铵；
（5）根据氧化还原反应化合价变化写出（NH₄）₂Cr₂O₇受热分解制取Cr₂O₃方程式；
（6）①根据焰色反应检验钾离子的实验操作进行分析；
②根据反应找出重铬酸铵与硫代硫酸钠的关系式，先计算出消耗的硫代硫酸钠的物质的量，再根据关系式计算出重铬酸铵的物质的量、质量，最后计算出产品中（NH₄）₂Cr₂O₇的纯度．

解答：解：（1）步骤一铬酸钠在酸性条件下转化为重铬酸钠，反应为可逆反应，反应的方程式为：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（2）图8中，温度升高，硫酸钠溶解度降低，可以通过升高温度，使硫酸钠溶解度降低而析出，趁热过滤除去硫酸钠杂质，
故答案为：除去硫酸钠杂质；
（3）步骤三得到的滤液冷却至40℃左右，该温度下硫酸钠的溶解度增大，可以避免硫酸钠晶体析出，
故答案为：尽量使硫酸钠不析出；
（4）将步骤四得到的重铬酸钠和氯化铵按物质的量之比1：2溶于适量的水，加热至105～110℃时，让其充分反应，根据重铬酸钠溶解度大于重铬酸铵的溶解度，可以通过冷却结晶、过滤、洗涤和干燥，得到重铬酸铵，
故答案为：冷却结晶、过滤、洗涤及干燥；
（5）重铬酸铵放热生成Cr₂O₃，铬元素化合价降低被还原，氮元素化合价一定会升高，被氧化成氮气，反应的方程式为（NH₄）₂Cr₂O₇═Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O，
故答案为：（NH₄）₂Cr₂O₇═Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O；
（6）①利用焰色反应，检验溶液中的钾离子是否存在，方法为：用洁净的铂丝在酒精灯上灼烧至无色，然后蘸取晶体或者其溶液少许，在酒精灯火焰上灼烧，通过蓝色钴玻璃观察，若火焰显示蓝色说明含有钾离子，否则不含钾离子，
故答案为：用洁净的铂丝在酒精灯上灼烧至无色，然后蘸取晶体或者其溶液少许，在酒精灯火焰上灼烧，通过蓝色钴玻璃观察，若火焰显示蓝色说明含有钾离子，否则不含；
②硫代硫酸钠的物质的量为：0.1000mol/L×0.03L=0.003mol，
根据反应，Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，I₂+2S₂O

═2I^-+S₄O

，
可得关系式：Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O

，n（Cr₂O₇^2-）=

n（S₂O

）=

×0.003mol=0.0005mol，重铬酸铵的质量为：252g/mol×0.0005mol=0.126g，
重铬酸铵的质量分数为：

0.126g

0.150g

×100%=84%，
故答案为：84%．

点评：本题考查了由工业级铬酸钠（Na₂CrO₄）为原料制取重铬酸铵的方法，解题关键是分析、理解题中生成流程，联系所学知识进行分析，本题难度中等．

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①电解无水氯化镁法，②碳或碳化钙热还原法，③皮江法．
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CaC₂（s）+MgO（s）=CaO（s）+Mg（g）+2C（s），△H=（641.5-464.0）kJ/mol=177.5kJ/mol

．
（2）碳化钙还原氧化镁的文献资料如表2
表2 还原剂的用量与温度、保温时间计MgO还原率

n（CaC₂）/N（MgO）	还原温度/℃	恒温时间/h	还原率/%
1.1	1110	2.0	62
1.1	1150	2.0	80
1.1	1150	2.5	85
1.2	1000	2.0	33
1.2	1150	2.0	84
1.2	1150	2.5	88
1.3	1150	2.0	86
1.3	1150	2.0	88

实际生产中只采取恒温2h，其主要原因是：

相同条件下延长保温时间时，还原率增加不明显，生成成本增大

；采用n（CaC₂）/n（MgO）配比为1.2，而不是1.3，其主要原因是：

相同条件下，还原剂配比由1.2升高到1.3，还原剂用量增大，还原率增加不明显，生产成本增大

．
（3）用电解法制取镁时，若原料氯化镁含有水时，在电解温度下，原料会形成Mg（OH）Cl，并发生电离反应：Mg（OH）Cl=Mg（OH）⁺+Cl^-．电解时在阴极表面会产生氧化镁钝化膜，此时阴极的反应式为

2Mg（OH）⁺+2e^-=MgO+H₂↑

．实验室由MgCl₂?6H₂O制取无水氯化镁可采用的方法是

在氯化氢气流中加热脱水

．
（4）我国目前生产金属镁主要用皮江法生产，其原料为白云石（MgCO₃?CaCO₃）的煅烧产物和硅铁（含75%Si）．其生产原理为：
2CaO+2MgO（s）+Si（s）

1100-1250℃

真空

2Mg（g）+Ca₂SiO₄（s），采用真空操作除了能降低操作温度外，还具有的优点是

防止硅和镁被氧化，并提高金属镁的产率

．
（5）镁/间-二硝基苯电池的装置如图所示，电池工作时镁转变为氢氧化镁，间-二硝基苯则转变为间-二苯胺．该电池正极的电极反应式为

．

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步骤2：按图所示装置装配好仪器，通水，在水浴上加热回流5-10min，控制浴温在85-90℃．
步骤3：反应结束后，取下反应瓶，冷却，再放入冰水中冷却、结晶、抽滤、冷水洗涤2-3次，继续抽滤得粗产物．
步骤4：将粗产物转移至150mL烧杯中，在搅拌下加入25mL饱和碳酸氢钠溶液，充分搅拌，然后过滤．
步骤5：将滤液倒入10mL 4mol/L盐酸溶液，搅拌，将烧杯置于冰浴中冷却，使结晶完全．抽滤，再用冷水洗2-3次．
（1）步骤1浓硫酸的作用可能是

催化剂

．
（2）步骤2中，冷凝管通水，水应从

口进（选填：a、b）．
（3）步骤3抽滤时，有时滤纸会穿孔，避免滤纸穿孔的措施是

减小真空度或者加一层（或多层）滤纸

．
（4）步骤4发生主要反应的化学方程式为：

；过滤得到的固体为

聚水杨酸

．
（5）取几粒步骤5获得的晶体加入盛有5mL水的试管中，加入1-2滴1%三氯化铁溶液，发现溶液变紫色，还需要采用

重结晶

方法，进一步纯化晶体．

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