Question

18．重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO•Cr₂O₃）为原料生产．实验室模拟工业法用铬铁矿制K₂Cr₂O₇的主要工艺如下，涉及的主要反应是：FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃=12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O．

试回答下列问题：
（1）在反应器①中，有Na₂CrO₄生成，同时Fe₂O₃转变为NaFeO₂，杂质SiO₂、Al₂O₃与纯碱反应转变为可溶性盐，写出二氧化硅、氧化铝分别与碳酸钠反应的化学方程式：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂、Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．
（2）NaFeO₂能强烈水解，在操作②中生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：FeO₂^-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+OH^-．
简述检验溶液中是否存在Fe³⁺的方法是：取该溶液少许于试管中，然后向该试管中滴加几滴KSCN溶液，若溶液立即变成血红色证明溶液中含Fe³⁺，若无明显变化证明不含Fe³⁺．
（3）操作③的目的是什么，用简要的文字和化学方程式说明：由于硅酸钠和偏铝酸钠发生水解：SiO₃^2-+2H₂O?H₂SiO₃+2OH^-（或SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-，HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-，AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃+OH^-），降低pH值有利于平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时，使它们水解完全．
（4）操作④中，酸化时，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，写出平衡转化的离子方程式：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（5）铬（Cr）与铝的性质相似，试写出Cr（OH）₃溶于NaOH 溶液所发生反应的离子反应方程式：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 流程分析可知，铬铁矿（主要成分为FeO•Cr₂O₃，杂质为SiO₂、Al₂O₃）为原料粉碎后再反应器中加入纯碱、固体氢氧化钠、氯酸钾浸取过滤得到滤液调节溶液PH除去铝和硅酸根离子，过滤得到Na₂CrO₄溶液，酸化后加入氯化钾浓缩过滤干燥得到重铬酸钾，
（1）Al₂O₃与纯碱反应转变为可溶性盐偏铝酸钠和二氧化碳，二氧化硅与碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳；
（2）NaFeO₂能强烈水解，生成氢氧化铁和氢氧化钠；检验Fe³⁺的方法是用KSCN 溶液；
（3）硅酸钠和偏铝酸钠易发生水解，根据水解平衡移动原理来回答；
（4）在酸性环境下，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，据此来书写方程式；
（5）铬（Cr）与铝的性质相似，Cr（OH）₃溶于NaOH 溶液发生反应生成NaCrO₂；

解答 解：流程分析可知，铬铁矿（主要成分为FeO•Cr₂O₃，杂质为SiO₂、Al₂O₃）为原料粉碎后再反应器中加入纯碱、固体氢氧化钠、氯酸钾浸取过滤得到滤液调节溶液PH除去铝和硅酸根离子，过滤得到Na₂CrO₄溶液，酸化后加入氯化钾浓缩过滤干燥得到重铬酸钾，
（1）二氧化硅与碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳，该反应为SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂，Al₂O₃与纯碱反应转变为可溶性盐，生成NaAlO₂，反应的化学方程式为Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，
故答案为：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂；Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
（2）NaFeO₂能强烈水解，为强碱弱酸液，水解呈碱性，生成氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为FeO₂^-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+OH^-，检验溶液中是否存在Fe³⁺的方法是取该溶液少许于试管中，然后向该试管中滴加几滴KSCN 溶液，若溶液立即变成血红色证明溶液中含Fe³⁺，若无明显变化证明不含Fe³⁺，
故答案为：FeO₂^-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+OH^-；取该溶液少许于试管中，然后向该试管中滴加几滴KSCN 溶液，若溶液立即变成血红色证明溶液中含Fe³⁺，若无明显变化证明不含Fe³⁺；
（3）由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时能使它们完全水解生成沉淀，
故答案为：由于硅酸钠和偏铝酸钠发生水解：SiO₃^2-+2H₂O?H₂SiO₃+2OH^-（或SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-，HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-，AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃+OH^-），降低pH值有利于平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时，使它们水解完全；
（4）在酸性环境下，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，即2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（5）铬（Cr）与铝的性质相似，Cr（OH）₃溶于NaOH 溶液发生反应生成NaCrO₂，反应的离子方程式为Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，
故答案为：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O．

点评 本题考查学生有关盐的水解以及元素及其化合物等方面的综合知识，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度中等．