Question

【题目】重铬酸钠在制革工业、印刷工业、电镀工业等有重要用途，制备重铬酸钠(Na2Cr2O7)的方案1的流程图如图，铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质。

除此外工厂还有相关改进工艺，制备重铬酸钠(Na2Cr2O7)的方案2如图，采用电化学原理如图所示的装置(电极为石墨)，通过电解提高阳极区溶液的酸性，实现Na2CrO4转化为Na2Cr2O7。

(1)在方案2中请指明哪端是阴极? ___________(填“左”或“右”)。写出阳极的电极方程式：______________________。

(2)方案1中煅烧前应将铬铁矿充分粉碎，其目的是______________________。灼烧是中学化学中常用的操作方法，如在实验室中将铬铁矿和碳酸钠固体混合物灼烧，下列各实验仪器中不需要的是___________(填序号)。

a.陶瓷坩埚 b.铁坩埚 c.三脚架 d.泥三角

转窑中发生的主要反应除了下面的两个反应外，还有其他反应。

①Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑；

②_____FeO·Cr2O3+______Na2CO3+______O2______Na2CrO4+______Fe2O3+______。

请配平反应②的化学方程式。

请写出其他主要反应方程式：_________________________________。

(3)固体Y的化学式为___________、___________。

(4)向母液中加入浓硫酸，把铬酸钠转化为重铬酸钠，经两次蒸发，主要是除去___________(填化学式)，冷却至30-40℃得到产品晶体。洗涤该晶体的溶剂最好是___________(填序号)。

a.蒸馏水 b无水乙醇 c.75%乙醇溶液

(5)为了测定实验制得的产品中Na2Cr2O7，的含量，称取样品0.140g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；然后加入150mL蒸馏水并加入3mL0.5%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。(假定杂质不参加反应，已知：Cr2O72－+6I－+14H+=2Cr3++3I2+7H2O，I2+2S2O32－===2I－+S2O62－)

①终点实验现象是_______________________________________________________。

②该产品中Na2Cr2O7的纯度为______________________。(以质量分数表示)

③若滴定管在滴定前俯视读数，滴定结束后仰视读数，测得样品的纯度将___________（填“偏高”或“偏低”或“无影响”)

Answer 1

【答案】左 2H2O-4e-=O2+4H+，2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 增大表面积，提高反应速率，使反应更充分 a 4、8、7、8、2、8CO2 Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ Al(OH)3 H2SiO3 Na2SO4 c 当滴入最后一滴标准液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不复原 93.57% 偏高

【解析】

由流程可知，将铬铁矿和碳酸钠、氧气在转窑中1500℃混合焙烧，发生如下反应：4FeOCr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2、Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑、Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑、Na2CO3+Fe2O32NaFeO2+CO2↑，根据方程式知，生成的气体X是二氧化碳；然后在浸取器中加水溶解，过滤，滤液中含有溶于水的Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3，滤渣固体X为不溶于水的Fe2O3；向滤液则通入反应生成的二氧化碳气体调节溶液pH，NaAlO2、Na2SiO3与二氧化碳溶液生成硅酸沉淀和氢氧化铝沉淀，过滤得到含有Na2CrO4的母液和含有硅酸沉淀和氢氧化铝沉淀的滤渣Y；向母液中加入浓硫酸，Na2Cr2O7与浓硫酸反应生成重铬酸钠和硫酸钠，将混合溶液蒸发浓缩、冷却结晶除去硫酸钠得到Na2Cr2O7晶体。

（1）由图可知，与电源负极相连的左端为电解池的阴极，电极反应式为2H2O+2e－=H2↑+2OH—，右端为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O，故答案为：左；2H2O-4e-=O2+4H+，2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O；

(2)方案1中将铬铁矿充分粉碎，可以增大固体的表面积，增大表面积，提高反应速率，使反应更充分；如在实验室中将铬铁矿和碳酸钠固体混合物灼烧，因陶瓷中二氧化硅与碳酸钠固体高温反应，所以实验仪器为铁坩埚、三脚架、泥三角，不需要陶瓷坩埚；反应②中，FeO·Cr2O3中铬元素被氧气氧化生成Na2CrO4，配平的化学方程式为4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2；反应中二氧化硅杂质也与碳酸钠高温下反应生成硅酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，故答案为：增大表面积，提高反应速率，使反应更充分；a；4、8、7、8、2、8CO2；Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑；

（3）向含有溶于水的Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3的滤液中通入反应生成的二氧化碳气体调节溶液pH，NaAlO2、Na2SiO3与二氧化碳溶液生成硅酸沉淀和氢氧化铝沉淀，过滤得到含有Na2CrO4的母液和含有硅酸沉淀和氢氧化铝沉淀的滤渣Y，故答案为：Al(OH)3；H2SiO3；

（4）向母液中加入浓硫酸，Na2Cr2O7与浓硫酸反应生成重铬酸钠和硫酸钠，将混合溶液蒸发浓缩、冷却结晶除去硫酸钠得到Na2Cr2O7晶体；为除去晶体表面的可溶性杂质，洗涤该晶体的溶剂最好是75%乙醇溶液，故答案为：Na2SO4；c；

（5）①向Na2Cr2O7溶液中加入过量KI溶液发生如下氧化还原反应，反应的离子方程式为Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O，向反应后的溶液中加入淀粉溶液，溶液变为蓝色，再加入Na2S2O3标准溶液，发生反应I2+2S2O32－=2I－+S2O62－，溶液蓝色褪去，所以终点实验现象为当滴入最后一滴标准液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不复原，故答案为：当滴入最后一滴标准液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不复原；

②有反应方程式可得如下关系：Cr2O72-—3I2—6S2O32－，反应消耗n(S2O32－)为0.1000mol/L×0.0300L=0.003mol，则n(Cr2O72-)为0.003mol /6=0.0005mol，则Na2Cr2O7的纯度为(0.0005mol×262g/mol)/ 0.140g ×100%=93.57%，故答案为：93.57%；

③若滴定管在滴定前俯视读数，滴定结束后仰视读数，消耗Na2S2O3标准溶液体积偏大，则所测结果偏高，故答案为：偏高。