Question

重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）是工业生产和实验室的重要氧化剂．实验室模拟工业生产重铬酸钾时用铬铁矿（主要成份为FeO?Cr₂O₃）、纯碱、烧碱、氯酸钾等为原料先制得铬酸钠（Na₂CrO₄），涉及的主要反应是6FeO?Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃ 12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O，然后将铬酸钠转化为K₂Cr₂O₇．其主要工艺如下：

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，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式：______．
（2）NaFeO₂能强烈水解，在操作②生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：______．
（3）操作③的目的是什么，用简要的文字和化学方程式说明：______．
（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：______．
（5）称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol/LH₂SO₄溶液和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr³⁺），放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃标准溶液滴定I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-．
①判断达到滴定终点的依据是：______；
②若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液40.00mL，则所得产品中的重铬酸钾的纯度为：______（设K₂Cr₂O₇的摩尔质量为294g?mol^-1，整个过程中其它杂质不参与反应）．

Answer 1

解：（1）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 2NaAlO₂+CO₂↑，故答案为：Al₂O₃+Na₂CO₃2NaAlO₂+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^-，故答案为：FeO₂^-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+OH^-；
（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）①根据反应：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液时，碘单质恰好完全反应，溶液蓝色褪去，达到滴定终点，
故答案为：当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液时，溶液蓝色褪去，半分钟内不变色；
②由反应Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-可得反应的关系式为Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，根据关系式计算．
Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
1mol 3mol 6mol
n 0.1200×40×10^-3mol
则250ml含重铬酸钾的物质的量为n=×10，则所得产品中重铬酸钾纯度为×100%=94.08%，
故答案为：94.08%．
分析：（1）Al₂O₃与纯碱反应转变为可溶性盐偏铝酸钠和二氧化碳；
（2）NaFeO₂能强烈水解，生成氢氧化铁和氢氧化钠；
（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）根据反应：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，碘单质遇到淀粉时，溶液的蓝色消失，据此来回答并计算纯度．
点评：本题考查学生有关盐的水解以及滴定实验等方面的综合知识，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．