Question

3．红矾钠（重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇•2H₂O）是重要的基本化工原料，在印染工业、电镀工业和皮革工业中作助剂，在化学工业和制药工业中也用作氧化剂，应用领域十分广泛．
（1）实验室中红矾钠可用铬铁矿（主要成分：FeO•Cr₂O₃）利用以下过程来制取．

①步骤I中反应的化学方程式为：
4FeO•Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂=8Na₂Cro₄（s）+2Fe₂O₃+8CO₂该反应的化学平衡常数的表达式为K=$\frac{c（C{O}_{2}）^{8}}{c（{O}_{2}）^{7}}$，在常温下该反应速度极慢，下列措施中能使反应速率增大的是ABC．
A．升高温度       B．通入过量的空气    C．将原料粉碎   D．增加纯碱的用量
②步骤Ⅱ中所得溶液显碱性，其中除含有Na₂CrO₄外还含有铝、硅元素的化合物，它们的化学式可能是NaA1O₂[或NaA1（OH）₄]、Na₂SiO₃．
③步骤Ⅲ需将溶液的pH调至7～8并煮沸，其目的是除去A1O^-₂、SiO₃^2-等杂质．
④步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O．
（2）将红矾钠与KCl固体按1：2（物质的量比）混合溶于水后经适当操作可得到K₂Cr₂O₇晶体．请填写表中空格，完成上述过程．（已知：在室温下重铬酸钾溶解度很小，而在升高温度时，其溶解度大大增加）．

序号	实验步骤	简述实验操作（不必叙述如何组装实验装置）
①	溶解	将混合物放入烧杯中，加入热的蒸馏水，充分搅拌直到固体不再溶解．
②
③
④
⑤	过滤、干燥	得到K2Cr2O7晶体

Answer 1

分析 （1）①根据平衡常数的表达式及书写要求写出该反应的平衡常数；根据影响化学反应速率的因素进行判断；
②铝、硅的氧化物在碱性条件下能够与氢氧根离子反应生成偏铝酸钠、硅酸钠；
③步骤Ⅱ中铝元素、硅元素以偏铝酸根离子、硅酸根离子形式存在，通过条件pH后可以将硅酸根离子、偏铝酸根离子转化成沉淀而除去；
④步骤Ⅳ中CrO₄^2-在酸性条件下转化成Cr₂O₇^2-，据此写出反应的离子方程式；
（2）根据温度对各物质的溶解度大小进行分析．

解答 解：（1）①反应4FeO•Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂=8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃+8CO₂中，FeO•Cr₂O₃、Na₂CO₃、Na₂CrO₄、Fe₂O₃为固体，在平衡常数表达式中不需要出现，则该反应的平衡常数表达式为：K=$\frac{c（C{O}_{2}）^{8}}{c（{O}_{2}）^{7}}$；
A．升高温度，可以加快反应速率，故A正确；       
B．通入过量的空气，增大了氧气的量，可以加快反应速率，故B正确；    
C．将原料粉碎，增大了接触面积，可以加快反应速率，故C正确；
D．纯碱是固体，不涉及浓度问题，所以改变纯碱的量，不能改变反应速率，故D错误；
故答案为：K=$\frac{c（C{O}_{2}）^{8}}{c（{O}_{2}）^{7}}$；ABC；
②氧化铝、二氧化硅能够与氢氧根离子反应生成偏铝酸钠、硅酸钠，则碱性条件下，铝元素与硅元素的存在形式为NaAlO₂、Na₂SiO₃，
故答案为：NaA1O₂[或NaA1（OH）₄]；Na₂SiO₃；
③步骤Ⅲ需将溶液的pH调至7～8并煮沸，NaAlO₂、Na₂SiO₃等杂质可以以沉淀的形式除去，
故答案为：除去A1O^-₂、SiO₃^2-等杂质；
④该步骤是CrO₄^2-到Cr₂O₇^2-的转化，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；
（2）根据Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇+2NaCl，向Na₂Cr₂O₇中加入KCl固体，加热时重铬酸钾溶解度随着温度的升高而增大，但氯化钾的溶解度受温度的影响不大，则获得K₂Cr₂O₇的操作方法分别为：溶解、蒸发、过滤、冷却、结晶、过滤、干燥，
故答案为：

②	蒸发	将所得溶液转移至蒸发皿中，加热蒸发溶液使NaC1结晶析出
③	过滤	趁热过滤，将NaC1晶体与溶液分离
④	冷却，结晶	冷却滤液使K2Cr2O7结晶析出

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点评 本题考查了制备方案的设计，题目难度中等，明确实验目的为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学实验能力，注意掌握物质制备方案的设计原则．