题目内容
【题目】重铬酸钾(K2Cr2O7)是高中化学常见的氧化剂,工业上以铬铁矿为原料用碱溶氧化法制备。铬铁矿中通常含有Cr2O3、FeO、Al2O3、SiO2等。
已知:①NaFeO2遇水强烈水解②2CrO42-(黄色) + 2H+Cr2O72-(橙色)+H2O
请回答下列问题:
(1)将矿石粉碎的目的是________;高温灼烧时Cr2O3发生反应的化学方程式为__________。
(2)滤渣1中有红褐色物质,写出生成该物质反应的离子方程式________。滤渣2的主要成分是A1(OH)3和______________。
(3)用简要的文字说明Na2Cr2O7溶液中加入KC1固体,降温析出K2Cr2O7的原因_______。
(4)25°C时,对反应2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72- (橙色)+H2O,取Na2CrO4溶液进行实验,测得部分实验数据如下:
时间/ (S) | 0 | 0.01 | 0.02 | 003 | 0.04 |
(CrO42-)/ (mol·L-1) | 0.20 | 1.6×10-2 | 1.2×10-2 | 1.0×10-2 | |
(Cr2O72-)/ (mol·L-1) | 0 | 9.2×l0-2 | 9.4×10-2 | 9.5×10-2 |
反应达到平衡时,溶液的pH=l,该反应平衡常数K为______。
②下列有关说法正确的_____________。
a.加少量NaHCO3固体,可使溶液的橙色加深
b.0.03 s时v(CrO42-)(正)=2v(Cr2O72-)(逆)
c.溶液中c(CrO42-):c(Cr2O72-)=2 : 1时该反应己达平衡状态
d.反应达到平衡时CrO42-的转化率为95%
【答案】 增大反应物的表面积,加快反应速率 2Cr2O3 +3O2+8NaOH4Na2CrO4+4H2O FeO2-+2H2O=Fe(OH)3↓+OH- H2SiO3 K2Cr2O7的溶解度受温度影响较大,氯化钠的溶解度受温度影响较小 9.5×104 bd
【解析】铁矿中通常含有Cr2O3、FeO、Al2O3、SiO2等,将铬铁矿和烧碱、氧气混合焙烧得到Na2CrO4、NaFeO2,而SiO2与NaOH发生反应生成Na2SiO3,Al2O3与NaOH发生反应,生成NaAlO2,故还含有Na2SiO3、NaAlO2,由于NaFeO2会发生强烈水解生成氢氧化钠与氢氧化铁,过滤分离,滤液1中主要是NaAlO2、Na2SiO3、Na2CrO4、NaOH,滤渣1为Fe(OH)3;调节溶液pH,使NaAlO2、Na2SiO3反应转化为H2SiO3、Al(OH)3沉淀,过滤除去,滤液2主要是Na2CrO4,加入硫酸酸化,溶质变为Na2Cr2O7,然后加入KCl固体,利用溶解度不同或者受温度影响不同,结晶得到K2Cr2O7晶体,采用过滤方法得到K2Cr2O7晶体,据此分析解答。
(1)将矿石粉碎的目的是:增大反应物的表面积,加快反应速率;高温时发生氧化还原反应,Cr2O3与O2、NaOH反应生成Na2CrO4与水,反应方程式为:2Cr2O3+3O2+8NaOH4Na2CrO4+4H2O;(2)NaFeO2会发生强烈水解生成氢氧化钠与氢氧化铁,反应离子方程式为:FeO2-+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-;滤渣2的主要成分是A1(OH)3和H2SiO3;(3)Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体,降温析出K2Cr2O7的原因:K2Cr2O7的溶解度受温度影响较大,氯化钠的溶解度受温度影响较小;
(4)①0.03s时c(Cr2O72-)=1/2×(0.2-1.0×10-2)mol/L=9.5×10-2mol/L,与0.04s时的浓度相等,故0.03s时处于平衡状态,反应达到平衡时,溶液的pH=1,该反应平衡常数K=c(Cr2O72)/c2(CrO42)×c2(H+) =9.5×102/(1.0×102)2×0.12=9.5×104;②a.加少量NaHCO3固体,消耗氢离子,平衡逆向移动,溶液的橙色变浅,黄色加深,a错误;b.0.03s时处于平衡状态,v(CrO42)(正)=2v(Cr2O72)(逆)说明同种离子的生成速率与消耗速率相等,b正确;c.平衡时各组分的浓度不一定等于化学计量数之比,与转化率等有关,c错误;d.反应达到平衡时CrO42-的转化率为(21.0×102)mol/L/0.2mol/L×100%=95%,d正确,答案选bd。
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