Question

【题目】重铬酸钾（K2Cr2O7）是高中化学常见的的氧化剂，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常温遇大量水会强烈水解，高温时不与水反应

②2CrO42－(黄色)＋2H＋Cr2O72－(橙色)＋H2O

③+6价的铬元素在强酸性条件下具有强氧化性，还原产物为Cr3+，强碱性条件下几乎没有氧化性；请回答下列问题：

（1）将矿石粉碎的目的是___________________________。

（2）高温灼烧时生成NaFeO2的化学方程式____________________________________。

（3）①滤渣1中有红褐色物质，滤渣1的成分为__________________（写化学式，下同），写出生成该物质反应的离子方程式___________________________。

②滤渣2的主要成分是__________________。

（4）若向Na2CrO4溶液中加入浓盐酸进行酸化，出现的现象为__________________

（5）生产后的废水中主要含有一定量的Cr2O72－，通常加一定量的绿矾进行净化并调节pH约为6，可生成两种难溶于水的沉淀，请写出该反应的离子方程式___________________________。

Answer 1

【答案】增大接触面积，加快反应速率 4FeO + O2 + 4NaOH= 4FeO2 + 2H2O（条件高温） Fe(OH)3 FeO2－ + 2H2O = Fe(OH)3+ OH－ Al(OH)3 、H2SiO3 有黄绿色气体生成 Cr2O72－ + 6Fe2+ + 17H2O = 2Cr(OH)3↓ + Fe(OH)3↓ + 10H+

【解析】

本题主要考查物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用。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，滤渣1中有红褐色物质，可推知NaFeO2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，据此分析作答。

（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；

（2）由题可知，FeO与O2、NaOH在高温灼烧的条件下生成NaFeO2，该反应中FeO被氧化，化合价升高1，O2被还原为-2价氧，根据化合价升降守恒以及原子守恒配平该化学方程式为：4FeO + O2 + 4NaOH4FeO2 + 2H2O；

（3）①由上述分析可知，滤渣1的成分为Fe（OH）3；由题干信息①可知，NaFeO2常温遇大量水会强烈水解，生成有红褐色Fe(OH)3沉淀，故其水解离子方程式为：FeO2－+ 2H2O = Fe(OH)3+ OH－；

②由上述分析可知滤渣2的主要成分是Al(OH)3 、H2SiO3；

（4）Na2CrO4溶液中铬是以+6价形式存在，由题干信息③可知，若加入浓盐酸酸化，+6价铬会表现出强氧化性，而HCl中Cl-具有还原性，故加入浓盐酸后，会发生氧化还原反应生成Cl2，故实验现象是有黄绿色气体生成；

（5）生产后的废水呈强酸性，强酸性条件下的Cr2O72－具有强氧化性，绿矾中Fe2＋具有还原性，故加入绿矾后发生氧化还原反应，生成Cr3＋、Fe3＋等，同时通过调节溶液pH，将Cr3＋、Fe3＋以Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀，从而达到净化目的，故该反应过程的离子方程式为：Cr2O72－ + 6Fe2+ + 17H2O = 2Cr(OH)3↓ + Fe(OH)3↓ + 10H+。