Question

铬铁矿的主要成分可表示为FeO?Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，如图所示是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的工艺流程．
已知1：物质的溶解度（g/100g水）   
已知2：

物质	0℃	40℃	80℃
KCl	28.0	40.1	51.3
NaCl	35.7	36.4	38.0
K2Cr2O7	4.7	26.3	73.0
Na2Cr2O7	163.0	215.0	376.0

①焙烧时有Na₂CrO₄、Fe₂O₃、NaAlO₂ 等生成．
②Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺；Cr₂O₇^2-具有很强的氧化性
回答问题：
（1）“浸出”步骤中，为了提高浸出率，可采取的措施有

 

（要求写一条）．
（2）固体b中主要含有

 

（填写化学式）．
（3）要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用

 

（填写仪器或用品名称）．
（4）酸化步骤用醋酸调节溶液的pH＜5，其目的是

 

；不用盐酸调节溶液pH的原因是

 

．
（5）操作Ⅲ发生反应的化学方程式是

 

，要得到K₂Cr₂O₇ 晶体的操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、

 

、

 

和干燥．

Answer 1

考点：常见金属元素的单质及其化合物的综合应用,制备实验方案的设计

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）铬铁矿通过焙烧，生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、MgO和NaAlO₂的混合体系，然后加水溶解得固体Fe₂O₃、MgO和溶液Na₂CrO₄、NaAlO₂，再调节溶液的PH，使偏铝酸盐完全沉淀，继续调节溶液的PH使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，最后向所得溶液中加入氯化钾，生成溶解度极小的K₂Cr₂O₇，
（2）依据流程图和题干反应分析判断固体a和b的成分；
（3）通常PH试纸只能测定溶液PH的整数，测定PH是小数的需要用精确试纸或pH计；
（4）结合流程图和反应过程中得到物质分析，酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5为了转化CrO₄^2-离子为Cr₂O₇^2-；
（5）发生反应的化学方程式是利用溶解度不同析出K₂Cr₂O₇，溶液中得到溶质晶体的方法是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤步骤分析回答；

解答：解：铬铁矿的主要成分可表示为FeO?Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，加入氧气和碳酸钠，发生反应为：
①4FeO?Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂

高温  .

8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃

高温  .

2NaAlO₂+CO₂↑；
③Cr₂CO₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺
（1）浸出”步骤中，为了提高浸出率，可采取的措施有加热，搅拌，研磨等加快反应速率；
故答案为：加热；或研磨；或搅拌；
（2）操作Ⅰ是过滤得到固体a为Fe₂O₃、MgO，操作Ⅱ是调节溶液的PH，使偏铝酸盐完全沉淀生成氢氧化铝，b为Al（OH）₃；
故答案为：Al（OH）₃；
（3）要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，普通pH试纸只能测定溶液pH到整数，是近似测定，准确测定需要用pH计或精确pH试纸，
故答案为：pH计或精密pH试纸；
（4）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，依据流程图中物质的转化和制备目的可知，结合反应平衡Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，加入酸，氢离子浓度增大，平衡左移，作用是使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，不用盐酸调节溶液pH的原因是重铬酸钾具有强氧化性能氧化氯离子为氯气；
故答案为：使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-；Cr₂O₇^2-会把盐酸（或氯离子）氧化为氯气；
（5）操作Ⅲ有多步组成，发生反应的化学方程式是Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇↓+2NaCl，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到晶体；
故答案为：Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇↓+2NaCl，过滤，洗涤；

点评：本题考查了物质制备流程和方案的分析判断，物质性质的应用，题干信息的分析理解，操作步骤的注意问题和基本操作方法是解题关键，题目难度中等．