Question

红矾钠（重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇?2H₂O）是重要的基本化工原料，在印染工业、电镀工业和皮革工业中作助剂，在化学工业和制药工业中也用作氧化剂，应用领域十分广泛．
（1）实验室中红矾钠可用铬铁矿（主要成分：FeO?Cr₂O₃）利用以下过程来制取．

①步骤I中反应的化学方程式为：
4FeO?Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂?8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂；△H＜0
该反应的化学平衡常数的表达式为

K=

c(CO2)8

c(O2)7

．
②图1、图2表示该反应在t₁时达到平衡、在t₂时因改变某个条件而发生变化的曲线：
由图1判断，反应进行至t₂min时，曲线发生变化的原因是

t₂时对平衡体系降温

（用文字表达）．
由图2判断，t₂min到t₃ min 的曲线变化的原因可能是

b

（填编号）
a．升高温度        b．加了催化剂  c．将原料粉碎      d．缩小容器体积

（2）步骤Ⅱ中所得溶液显碱性，其中除含有Na₂CrO₄外还含有铝、硅元素的化合物，它们的化学式可能是

Na[A1（OH）₄]（或NaA1O₂）

、

Na₂SiO₃

．
①步骤Ⅲ需将溶液的pH调至7～8并煮沸，其目的是

除去[A1（OH）₄]^-（或A1O₂^-）、SiO₃^2-等杂质

．
②步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为：

2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O

．

Answer 1

分析：（1）①根据平衡常数表达式的含义和书写方法来回答；
②由图1判断，反应进行至t₂min时，二氧化碳的浓度均在原来基础上减小，氧气的浓度在原来基础上是增大的，一定不是二者的浓度变化导致的；由图2判断，t₂min到t₃min 正逆反应速率仍相等，化学平衡不移动；
（2）根据铬铁矿中含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质所发生的反应来回答；
①将溶液的pH调至7～8并煮沸，可以将一部分杂质离子除去；
②CrO₄^2-在酸性环境下可以转化为重铬酸根．

解答：解：（1）①根据平衡常数表达式=

各个生成物平衡浓度的系数次方的乘积

各个反应物平衡浓度系数次方的乘积

，所以K=

c(CO2)8

c(O2)7

，故答案为：K=

c(CO2)8

c(O2)7

；
②由图1判断，反应进行至t₂min时，二氧化碳的浓度均在原来基础上减小，氧气的浓度在原来基础上是增大的，说明平衡正向移动，可以是降低温度，故答案为：t₂ 时对平衡体系降温；由图2判断，t₂min到t₃ min 正逆反应速率加快并且仍相等，化学平衡不移动，则一定是加入了催化剂，故答案为：b；
（2）铬铁矿的主要成份为FeO?Cr₂O₃，还含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质，当加入纯碱氧化的过程中，发生副反应：SiO₂+Na₂CO₃

△   .

Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃

△   .

2NaAlO₂+CO₂↑，故答案为：Na[A1（OH）₄]（或NaA1O₂）、Na₂SiO₃；
①将溶液的pH调至7～8并煮沸，可以将[A1（OH）₄]^-（或A1O₂^-）、SiO₃^2-等离子转化为沉淀而除去，故答案为：除去[A1（OH）₄]^-（或A1O₂^-）、SiO₃^2-等杂质；
②CrO₄^2-在酸性环境下可以转化为重铬酸根，即2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O．

点评：本题是一道化学平衡常数和影响化学反应速率的因素的一道综合题，注意利用习题中的信息来解答，题目难度较大．