Question

1．工业上以铬铁矿（主要成分FeO•Cr₂O₃）、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）的主要反应如下：
①4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
②2Na₂CrO₄+H ₂SO₄?Na₂SO₄+Na₂Cr₂O₇+H₂O
（1）工业上反应①需不断搅拌，其目的是使反应物充分接触，加快反应速率．
（2）如图是红矾钠（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）和Na₂SO₄的溶解度曲线．从Na₂Cr₂O₇和 Na₂SO₄的混合溶液中提取Na₂Cr₂O₇晶体的操作：先将混合溶液蒸发结晶，趁热过滤．趁热过滤的目的是除去析出的硫酸钠晶体，可以防止Na₂Cr₂O₇•2H₂O因冷却结晶析出而损失；然后将滤液冷却结晶，从而析出红矾钠．
（3）Na₂Cr₂O₇与KCl进行复分解反应可制取K₂Cr₂O₇，现用重铬酸钾测定铁矿石中铁的含量，测定原理为：Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+H⁺        Fe³⁺+Cr³⁺+7H₂O （未配平） 实验步骤如下：
步骤1：将m g铁矿石加浓盐酸加热溶解  
步骤2：加入SnCl₂溶液将Fe³⁺还原
步骤3：将所得溶液冷却，加入HgCl₂溶液，将过量的Sn²⁺氧化为Sn⁴⁺
步骤4：加入15mL硫酸和磷酸的混合酸及5滴0.2%二苯胺磺酸钠指示剂
步骤5：立即用c mol•L^-1重铬酸钾溶液滴定至溶液呈稳定紫色，即为终点，消耗重铬酸钾溶液V mL
①如省去步骤③，则所测定的铁的含量偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
②步骤5使用的主要玻璃仪器有酸式滴定管、锥形瓶．
③则测定铁矿石中铁的含量的计算式为$\frac{56×6VC}{1000m}$（用字母表示，不用化简）．

Answer 1

分析 （1）反应①是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，使反应物充分接触，加快反应速率；
（2）由图可知，温度高有利于硫酸钠结晶析出，可以防止Na₂Cr₂O₇•2H₂O结晶析出；滤液的温度较高，从溶液中获得晶体需要冷却结晶；
（3）由溶解度可知，较高温下K₂Cr₂O₇的溶解度大，氯化钠、氯化钾的溶解度较小，较低温度下，下K₂Cr₂O₇的溶解度小，氯化钠、氯化钾的溶解度较大，K₂Cr₂O₇的溶解度受温度影响大．应在较高温度下将Na₂Cr₂O₇与KCl混合，再冷却结晶，可得K₂Cr₂O₇．
①重铬酸钾溶液能氧化Sn²⁺，使消耗的重铬酸钾溶液体积偏大，计算铁元素的质量偏高；
②步骤5的操作是滴定，酸性高锰酸钾具有强氧化性，应使用酸式滴定管，锥形瓶内盛放待测液；
③根据得失电子数守恒来配平Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+H⁺-Fe³⁺+Cr³⁺+7H₂O 可得出6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-计算铁矿石中铁的含量．

解答 解：（1）反应①是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，使反应物充分接触，加快反应速率；
故答案为：使反应物充分接触，加快反应速率；
（2）由图可知，温度高有利于硫酸钠结晶析出，趁热过滤可以防止Na₂Cr₂O₇•2H₂O结晶析出；滤液的温度较高，从溶液中获得晶体需要冷却结晶，
故答案为：除去析出的硫酸钠晶体，可以防止Na₂Cr₂O₇•2H₂O因冷却结晶析出而损失；冷却结晶；
（3）①重铬酸钾溶液能氧化Sn²⁺，使消耗的重铬酸钾溶液体积偏大，计算铁元素的质量偏高，所测定的铁的含量偏高，
故答案为：偏高；
②步骤5的操作是滴定，酸性高锰酸钾具有强氧化性，应使用酸式滴定管，锥形瓶内盛放待测液，
故答案为：酸式滴定管、锥形瓶；
③根据得失电子数守恒来配平反应：Cr₂O₇^2-中Cr元素显+6价，后变为Cr³⁺的+3价，故1molCr₂O₇^2-得6mol电子，而1molFe²⁺变为Fe3⁺时失1mol电子，故根据得失电子数守恒可知，Fe²⁺的计量数为6，则Fe3⁺的计量数也为6，Cr₂O₇^2-的计量数为1，根据Cr原子的守恒，Cr³⁺的计量数为2；根据O原子的守恒，可知H₂O的计量数为7；根据H原子的守恒，可知H⁺的计量数为14，故配平后的反应：Cr₂O₇²+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，根据反应6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，可得出6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，消耗 c mol•L^-1K₂Cr₂O₇溶液体积为VmL时，物质的量为：Cmol/L×0.001VL=0.001CVmol，铁矿石中铁元素的百分含量是：$\frac{0.001CVmol×6×56g/mol}{m}$=$\frac{56×6VC}{1000m}$，
故答案为：$\frac{56×6VC}{1000m}$．

点评 本题考查学生对数据及图象的分析、常用化学用语、氧化还原反应滴定等，题目难度中等，是对学生综合能力的考查，需要学生基本扎实的基础与运用知识分析解决问题的能力．