Question

【题目】工业上以铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产化工原料红矾钠(主要成分为：Na2Cr2O7·2H2O)，其主要工艺流程如下：

查阅相关资料得知：

i.常温下，NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下能将Cr3+转化为CrO42—，自身被还原为Bi(OH)3固体。

ii.

物质	Fe(OH)3	Al(OH)3	Cr(OH)3	Fe(OH)2	Bi(OH)3
开始沉淀的PH	2.7	3.4	4.6	7.5	0.7
完全沉淀的PH	3.7	4.4	5.9	9.7	4.5

回答下列问题：

(1)将铬铁矿矿石粉碎的目的是___________。

(2)操作I、III、IV用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和___________（填仪器名称）。

(3)写出④反应的化学方程式________________。

(4)⑤中酸化是使CrO42—转化为Cr2O72—。写出该反应的离子方程式______。

(5)将溶液H经下列操作：蒸发浓缩，__________，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠。

(6)取一定质量的固体D溶解于200mL的稀硫酸中，向所得溶液中加入5.0mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量（n）与加入NaOH溶液的体积（V）关系如图所示，则稀硫酸的浓度为_________，固体D中含Fe化合物的物质的量为___________。

Answer 1

【答案】增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高浸出率 漏斗、烧杯 3NaBiO3+Cr2(SO4)3+7NaOH+H2O=2Na2CrO4+3Na2SO4+3Bi(OH)3 2CrO42—+2H+ Cr2O72—+H2O 冷却结晶 2.5mol·L－1 0.10mol

【解析】

（1）根据影响反应速率的因素进行分析；

（2）操作I、III、IV均是过滤，根据过滤操作所需的仪器进行分析；

（3）NaBiO3有强氧化性，在碱性条件下，能将Cr3+转化为CrO，据此写出反应的化学方程式；

（4）酸化是使CrO转化为Cr2O，在转化过程中元素化合价不变；据此写出离子方程式；

（5）根据从溶液中得到晶体的一般操作进行分析；

（6）根据图像可知加入氢氧化钠时没有立即产生沉淀，这说明酸过量，首先发生酸碱中和；继续加入氢氧化钠溶液，沉淀逐渐增大，达到最大值，后氢氧化钠过量，沉淀部分溶解，说明沉淀为氢氧化铁和氢氧化铝；根据图像结合方程式和元素守恒进行分析计算。

（1）将铬铁矿石粉碎可以增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高浸出率；

故答案为：增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高浸出率；

（2）操作I、III、IV均是过滤，则用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和漏斗、烧杯；

故答案为：漏斗、烧杯；

（3）常温下，NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将Cr3+转化为CrO，则反应④的化学方程式为3NaBiO3 +Cr2(SO4)3+7OH－+H2O=Na2CrO4+3Na2SO4+3Bi(OH)3↓；

故答案为：3NaBiO3+Cr2(SO4)3+7NaOH+H2O=2Na2CrO4+3Na2SO4+3Bi(OH)3↓；

（4）⑤中酸化是使CrO42-转化为Cr2O72-，在转化过程中元素化合价不变，则该反应的离子方程式为2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；

故答案为：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；

（5）从溶液中得到晶体的一般操作是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠；

故答案为：冷却结晶；

（6）根据图像可知加入氢氧化钠时没有立即产生沉淀，这说明酸过量，首先发生酸碱中和；当沉淀不再发生变化时需要氢氧化钠是180mL；继续加入氢氧化钠沉淀开始减小，即氢氧化铝开始溶解，溶解氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液是40mL，则生成氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液体积是120mL，所以与铁离子反应的氢氧化钠溶液体积是60ml，物质的量是0.06mol/L×5mol/L＝0.3mol，所以根据方程式Fe3＋＋3OH＝Fe(OH)3↓，所以铁离子是0.1mol，根据铁元素守恒可知，固体D中氢氧化铁的物质的量为0.1mol；沉淀达到最大值时溶液中的溶质是硫酸钠，则根据原子守恒可知硫酸钠的物质的量是＝0.5mol，则硫酸的浓度是＝2.5mol/L；

故答案是：2.5mol·L-1；0.10mol。