Question

化工原料红矾钠（重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇•2H₂O)主要是以铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃，还含有A1₂O₃、 SiO₂等杂质）为主要原料生产，其主要工艺流程如下：

步骤①中主要反应的化学方程式为：4FeO·Cr₂O₃＋8Na₂CO₃＋7O₂=8Na₂CrO₄＋2Fe₂O₃＋8CO₂

（1）①中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是               。

（2）杂质A1₂O₃、SiO₂在①中转化的化学反应方程式为                    。

（3）用化学平衡移动原理说明③中煮沸的作用是               （用离子方程式结合文字说明），若调节pH过低产生的影响是                    。

（4）⑤中酸化是使CrO₄^2一转化为Cr₂O₇^2一，写出该反应的离子方程式：                            。

（5）工业上还可用电解法制备重铬酸钠，其装置示意图如下：

阴极发生的电极反应式为：               。

阳极发生的电极反应式为：               。

 

Answer 1

【答案】

（17分）       

（1）增大反应物的接触面积（1分），加快反应速率（1分）

（2）Al₂O₃+Na₂CO₃2NaAlO₂+CO₂↑  （2分）     SiO₂+Na₂CO₃Na₂SiO₃+CO₂↑    （2分）

（3）水解吸热，煮沸促进AlO₂^－+2H₂OAl(OH)₃+OH^－（1分），SiO₃^2－+H₂OHSiO₃^－+OH^－（1分）水解平衡向右移动，生成氢氧化铝、硅酸沉淀（1分）（合理即给分）

H⁺将水解生成的氢氧化铝沉淀溶解（1分），杂质Al³⁺难与Na₂CrO₄分离（1分）（合理即给分）

（4）2CrO₄^2－+ 2H⁺Cr₂O₇^2－+ H₂O　（2分，写=不扣分）

（5）阴极：4H₂O+4e^－=4OH^－+2H₂↑  或 2H₂O+2e^－=2OH^－+H₂↑ 

或4 H⁺+4e^－=2H₂↑    或2 H⁺+2e^－=H₂↑（2分）

阳极：2H₂O－4e^－= O₂↑+4H⁺  或 4OH^－—4e^－=O₂↑+2H₂O  （2分）

【解析】

试题分析：（1）①中固体反应物与空气中的氧气发生反应时，不断搅拌能增大反应物的接触面积，加快反应速率；（2）氧化铝是两性氧化物，二氧化硅是酸性氧化物，都能与NaOH反应生成盐和水，则Al₂O₃+Na₂CO₃2NaAlO₂+CO₂↑、SiO₂+Na₂CO₃Na₂SiO₃+CO₂↑；（3）由于①中除杂试剂一定过量，则氧化煅烧、冷却、溶解后所得滤渣的主要成分是氧化铁等难溶物，滤液中主要成分是铬酸钠、偏铝酸钠、硅酸钠、碳酸钠，由于酸性：碳酸>硅酸>氢氧化铝，则水解程度：偏铝酸钠>硅酸钠>碳酸钠，因为它们的水解反应是吸热反应，则③中煮沸的作用是促进AlO₂^－+2H₂OAl(OH)₃+OH^－、SiO₃^2－+H₂OHSiO₃^－+OH^－或SiO₃^2－+2H₂OH₂SiO₃^－+2OH^－水解平衡向右移动，生成氢氧化铝、硅酸沉淀，即成为滤渣2的主要成分；若调节pH过低，酸性过强，由于氢氧化铝是两性氢氧化物，则H⁺将水解生成的氢氧化铝沉淀溶解，杂质Al³⁺难与Na₂CrO₄分离；（4）④的滤液的主要成分是铬酸钠、碳酸钠，则⑤酸化的原理是铬酸钠、碳酸钠分别与硫酸反应，生成重铬酸钠、硫酸钠等，则2CrO₄^2－+ 2H⁺Cr₂O₇^2－+ H₂O，加入硫酸能增大氢离子浓度，使该反应的平衡右移，将铬酸钠转化为重铬酸钠；（5）读图，与负极相连的不锈钢是阴极，阳离子移向阴极，氢离子比钠离子容易得到电子，则阴极反应式为2 H⁺+2e^－=H₂↑或4 H⁺+4e^－=2H₂↑或2H₂O+2e^－=2OH^－+H₂↑或4H₂O+4e^－=4OH^－+2H₂↑；与正极相连的惰性电极为阳极，阴离子移向阳极，氢氧根离子比铬酸根离子容易失去电子，则阳极反应式为4OH^－—4e^－=O₂↑+2H₂O或2H₂O－4e^－= O₂↑+4H⁺，则阳极附近溶液的pH减小，使平2CrO₄^2－+ 2H⁺Cr₂O₇^2－+ H₂O衡右移，将铬酸钠转化为重铬酸钠。

考点：考查有关物质制备的化学工艺流程，涉及解释搅拌的作用、化学方程式、解释原因、离子方程式、阴极反应式、阳极反应式等。