Question

【题目】铬铁矿(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等杂质，以铬铁矿为原料制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的工艺流程示意图如下(部分操作和条件略)：

(1)反应①中，焙烧时所用的仪器材质应选用_______(填“瓷质”、“铁质”或“石英质”)。

(2)反应①中发生了两个主要反应，其中一个主要反应的化学方程式为4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2；另一个主要反应的化学方程式为 ____________________。

(3)加入醋酸溶液，调节溶液的pH < 5时，发生的反应是___________（写离子方程式）.

(4)下表是相关物质的溶解度数据：

物质	溶解度( g / 100 g H2O )
	0 ℃	40 ℃	80 ℃
KCl	28	40.1	51.3
NaCl	35.7	36.4	38
K2Cr2O7	4.7	26.3	73
Na2Cr2O7	163	215	376

①调节pH < 5后，加入KCl固体经一系列操作析出K2Cr2O7晶体的理由是______________。

②获得K2Cr2O7晶体的操作由多步组成，依次是加入KCl固体、蒸发浓缩、________________、_____________、洗涤、干燥得到晶体。

(5)酸性溶液中过氧化氢能使Cr2O72生成蓝色的CrO5，该反应可用来检验Cr2O72的存在。已知该反应是非氧化还原反应，写出反应的离子方程式：________________，CrO5分子结构中过氧键的数目是_____________。

Answer 1

【答案】铁质 Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑ 2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且温度对氯化钠的溶解度影响较小，但对重铬酸钾的溶解度影响较大，利用复分解反应在低温下可以得到重铬酸钾 冷却结晶 过滤 Cr2O72+4H2O2+2H+＝2CrO5+5H2O 2

【解析】

根据流程图，铬铁矿(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等杂质，将铬铁矿和碳酸钠混合在空气中充分焙烧，放出二氧化碳，焙烧后的固体加水浸取，分离得到Na2CrO4和NaAlO2溶液和氧化铁固体，说明煅烧发生的反应有4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2、Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑；向Na2CrO4和NaAlO2溶液中加入醋酸调pH约7～8，分离得到溶液B和固体B；再向溶液B中继续加醋酸酸化，使溶液pH小于5，再加入氯化钾，经过操作②得到重铬酸钾晶体，说明溶液B中含有重铬酸钠，固体B为偏铝酸钠与醋酸反应生成的氢氧化铝。据此分析解答。

(1)反应①中，碳酸钠高温下能够与二氧化硅反应，因此焙烧时所用的仪器材质应选用铁质，故答案为：铁质；

(2)根据上述分析，反应①中发生了两个主要反应，其中一个主要反应的化学方程式为4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2；另一个主要反应的化学方程式为Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑，故答案为：Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑；

(3) 重铬酸钾溶液中存在如下平衡：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，加入醋酸溶液，调节溶液的pH < 5时，使平衡正向移动，故答案为：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；

(4)①调节pH < 5后，根据表格数据可知，K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且温度对氯化钠的溶解度影响较小，但对重铬酸钾的溶解度影响较大，加入KCl固体，利用复分解反应在低温下可以得到重铬酸钾，经一系列操作析出K2Cr2O7晶体，故答案为：K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且温度对氯化钠的溶解度影响较小，但对重铬酸钾的溶解度影响较大，利用复分解反应在低温下可以得到重铬酸钾；

②获得K2Cr2O7晶体的操作由多步组成，依次是加入KCl固体、利用复分解反应在低温下可以得到重铬酸钾，然后通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到重铬酸钾晶体，故答案为：冷却结晶；过滤；

(5)酸性溶液中过氧化氢能使Cr2O72生成蓝色的CrO5，该反应可用来检验Cr2O72的存在。由于该反应是非氧化还原反应，因此铬元素的化合价和双氧水中O元素的化合价不变，说明CrO5中存在-2价和-1价是O，反应的离子方程式为Cr2O72+4H2O2+2H+＝2CrO5+5H2O，铬元素的化合价为+6价，根据正负化合价的代数和为0，CrO5分子结构中含有1个-2价是O和4个-1价的O，合2个过氧键，因此过氧键的数目是2，故答案为：Cr2O72+4H2O2+2H+＝2CrO5+5H2O；2。