Question

（本题共12分）铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的流程图：

已知：①4FeO·Cr₂O₃+ 8Na₂CO₃+ 7O₂8Na₂CrO₄ + 2 Fe₂O₃ + 8CO₂↑；

②Na₂CO₃ + Al₂O₃2NaAlO₂ + CO₂↑；③ Cr₂O₇^2－+ H₂O2CrO₄^2－ + 2H⁺

根据题意回答下列问题：

1．固体X中主要含有_________（填写化学式）；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用__________（填写仪器或试剂名称）。

2．酸化步骤用醋酸调节溶液pH<5，其目的是_________________________________。

3．操作Ⅲ有多步组成，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、       、过滤、_______、干燥。

4．下表是相关物质的溶解度数据，操作Ⅲ发生反应的化学方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl → K₂Cr₂O₇↓+2NaCl。该反应在溶液中能发生的理由是_______________。

5．副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取n g样品，加入过量______（填写试剂）、溶解、过滤、再______（填写试剂）、……灼烧、冷却、称量，得干燥固体m g 。计算样品中氢氧化铝的质量分数为_________（用含m、n的代数式表示）。

6．六价铬有毒，而Cr³⁺相对安全。工业含铬（CrO₃）废渣无害化处理的方法之一是干法解毒，用煤不完全燃烧生成的CO还原CrO₃。在实验室中模拟这一过程的装置如下：

CO由甲酸脱水制得；实验结束时熄灭酒精灯的顺序是_________________________。

 

Answer 1

【答案】

（本题共12分）

1．Fe₂O₃、MgO（2分）。pH计或精密pH试纸。

2．使CrO₄^2－转化为Cr₂O₇^2－

3．冷却结晶、洗涤。

4．K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四种物质中K₂Cr₂O₇的溶解度最小）。

5． NaOH溶液、通入过量二氧化碳。（2分）。

6．III、I、IV

【解析】本工艺流程可理解为：

1．原料经焙烧主要发生下面两个反应：

①4FeO·Cr₂O₃+ 8Na₂CO₃+ 7O₂8Na₂CrO₄ + 2 Fe₂O₃ + 8CO₂↑；

②Na₂CO₃ + Al₂O₃2NaAlO₂ + CO₂↑

用水浸取后，气体CO₂ 逸出，Na₂CrO₄ 、NaAlO₂ 溶于水，而过滤出的不溶物X主要是Fe₂O₃、MgO

2．加入醋酸调pH到7~8，目的是使NaAlO₂ 变为固体Y：Al（OH）₃

由反应③ Cr₂O₇^2－+ H₂O2CrO₄^2－ + 2H⁺ 可知当继续调pH<5时，CrO₄^2－转化为Cr₂O₇^2－

3、4．在此酸化后的溶液中加入KCl，经反应Na₂Cr₂O₇+2KCl → K₂Cr₂O₇↓+2NaCl，可得到K₂Cr₂O₇晶体；此反应只所以能发生，由题表中的数据可知，在较低温度下，各物质中K₂Cr₂O₇的溶解度最小，并且自高温至低温溶解度的减小的最多。所以获得K₂Cr₂O₇晶体一般是先在高温下得到其高浓度溶液，操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥

5．根据氢氧化铝的两性，一般是使其溶于强碱溶液，再通往CO₂ 析出纯净的氢氧化铝。

6．CO的实验室制取方法一般是HCOOH脱水。实验结束时应注意实验安全、并且防二次氧化，先熄灭III装置中的灯，再熄灭I中的灯，停止通CO，最后熄灭IV中的灯，以防污染空气。