Question

【题目】分工业上常用含少量SiO2、Al2O3的铬铁矿(FeO·Cr2O3)冶炼铬，简要流程如下：

（1）完成下列化学方程式(在横线上填写物质的化学式及计量数)：

2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO34Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2↑＋__________

（2）操作①包括过滤与洗涤，在实验室中进行洗涤沉淀的操作是_________________________，操作②可选用的装置(部分夹持装置略去)是________(填序号)。

（3）写出能够完成操作③的相关反应的化学方程式：__________________________________

（4）化学需氧量(COD)可度量水遭受有机物污染的程度。在强酸并加热的条件下，用K2Cr2O7作强氧化剂处理水样，并测定消耗的K2Cr2O7的量，然后换算成相当于O2的含量称为化学需氧量(以mg·L－1计)。化学兴趣小组测定某水样的化学需氧量(COD)过程如下：

a．取a mL水样置于锥形瓶中，加入10.00 mL 0.2500 mol·L－1的K2Cr2O7溶液。

b.……

c．加指示剂，用c mol·L－1的硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液滴定，终点时消耗b mL(此步骤的目的是用Fe2＋把多余的Cr2O72－转化为Cr3＋)。

计算该水样的化学需氧量时需用到下列关系：要除去1 mol Cr2O72－需消耗__________ mol Fe2＋，1 mol Cr2O72－相当于__________mol O2。

Answer 1

【答案】7NaNO2 向过滤器中加入蒸馏水至浸没固体，让液体自由流下，重复2—3次DCr2O3 + 2Al2Cr +Al2O3（电解Cr2O3 也可）61.5

【解析】

由制备流程结合电子得失守恒和元素守恒可知，高温下发生2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO34Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2，固体加水，SiO2、Al2O3、Fe2O3不溶于水，过滤得Na2CrO4溶液，Na2CrO4溶液中加入硫化钠，发生氧化还原反应得氢氧化铬沉淀和硫酸钠溶液，过滤得氢氧化铬固体，氢氧化铬固体灼烧得氧化铬，再利用铝热反或电解法冶炼可将氧化铬制得铬。

（1）根据反应前后元素的化合价变化可知，反应前铁元素的化合价从+2价升高到+3价，失去1个电子．Cr元素的化合价从+3价升高到+6价，失去3个电子．而O、Na、C的化合价均没有变化，所以根据电子的得失守恒可知，氮元素的化合价一定降低．由于铁元素共失去2个电子，Cr元素共失去12个电子．因此7个氮原子得到14个电子，则氮元素的化合价从+5价降低到+3价，所以还原产物是NaNO2，反应的离子方程式为2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO34Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2↑＋7NaNO2；

（2）过滤后的沉淀洗涤是在过滤器中完成的，所以在实验室中进行洗涤沉淀的操作是向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待液体流下，重复操作2～3次；操作②是Cr（OH）3分解生成Cr2O3，固体加热分解在坩埚中进行．A是蒸发，B是分液，C是过滤，因此选D；

（3）Cr元素是高熔点金属，可以通过铝热反应或电解法冶炼，反应的方程式分别为2C2O34Cr+3O2↑或2Al+C2O32Cr+Al2O3 ；

（4）K2Cr2O7在反应中Cr元素的化合价从+6价降到+3价，得到3个电子．而亚铁离子中铁元素的化合价从+2价升到+3价，失去3个电子．根据电子得失守恒可知，去1molCr2O72－需消耗6molFe2＋．由于1mol氧气做氧化剂得到4mol电子，所以molCr2O72－相当于1.5molO2。