题目内容

【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)铬铁矿(FeCr2O4)改写为氧化物的形式为___________________。

(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)写出反应②中生成固体B的离子方程式为_________________________________。

(4)pH < 5时，发生反应有__________________（写离子方程式），Na2Cr2O7 + 2KCl = K2Cr2O7↓+ 2NaCl。

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加入KCl固体后经一系列操作析出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)某种酒精测试仪中，K2Cr2O7在酸性条件下将乙醇氧化为乙酸，自身被还原为三价铬离子，该反应的氧化剂与还原剂的物质的量比为_________________。

(6)含铬废渣(废水)的随意排放对人类生成环境有极大的危害，电解法是处理铬污染的一种方法，电解时，在阴极区有Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀生成(已知Ksp[Fe(OH)3] = 4.0×10—38，Ksp[Cr(OH)3] = 6.0×10—31)。已知电解后的溶液中c(Cr3+)为3.0×10—5 mol/L，则溶液中c(Fe3+)为________________ mol/L。

【答案】FeO·Cr2O3 Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑AlO2— + CH3COOH + H2O = Al(OH)3↓+ CH3COO—2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2OK2Cr2O7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2: 32.0×10—12

【解析】

铬铁矿(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等杂质，加入碳酸钠并通入二氧化碳，在空气中焙烧，得到Fe2O3和Na2CrO4、NaAlO2的混合物，加水过滤后得含Na2CrO4和NaAlO2的混合溶液，加入醋酸溶液调节pH=7~8，反应得固体B为Al(OH)3沉淀，溶液B中含有Na2CrO4，加入醋酸调节pH＜5，发生反应2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O，因K2Cr2O7的溶解度较小，加入KCl，Na2Cr2O7转化生成K2Cr2O7。

(1).铬铁矿中铬元素为+3价，铁元素为+2价，所以FeCr2O4可改写为氧化物的形式为FeO·Cr2O3，故答案为：FeO·Cr2O3；

(2).根据流程图可以推断，反应①中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).反应②中加入酸后与AlO2－发生反应生成Al(OH)3沉淀，所以生成固体B的离子方程式为AlO2－ + CH3COOH + H2O = Al(OH)3↓+ CH3COO－，故答案为：AlO2－ + CH3COOH + H2O = Al(OH)3↓+ CH3COO－；

(4).pH < 5时，CrO42-会转化为Cr2O72-，离子方程式为2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O，故答案为：2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O；

① .由表中数据可知，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，随着温度的降低K2Cr2O7的溶解度迅速降低产生沉淀，溶液中的复分解反应平衡被打破，反应向右进行，从而利用复分解反应在低温下可以得到重铬酸钾，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 .要获得K2Cr2O7，需经过加入KCl固体、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等，故答案为：冷却结晶；过滤；

(5).K2Cr2O7在酸性条件下将乙醇氧化为乙酸，自身被还原为三价铬离子，该反应的离子方程式为2Cr2O72－＋3CH3CH2OH＋16H＋=3CH3COOH＋4Cr3＋＋11H2O，由反应方程式可知，氧化剂与还原剂的物质的量比为2: 3，故答案为：2: 3；

(6). 电解后的溶液中c(Cr3+)为3.0×10-5 mol/L，所以溶液中c（OH－）=，而c(Fe3＋)=，所以c(Fe3＋)=×c(Cr3+)=×3.0×10-5 mol/L=2.0×10-12 mol/L，故答案为：2.0×10-12。

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（4）误差

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