题目内容
【题目】工业上用铬铁矿(主要成分可表示为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、MgCO3、SiO2等杂质)为原料制备重铬酸钾晶体(K2Cr2O7)和铁红的流程如下：
已知：Ⅰ.2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O
Ⅱ.常见离子开始生成沉淀和沉淀完全的pH值如下表所示：
Fe3+ | Al3+ | Mg2+ | SiO32- | AlO2- | |
开始沉淀的pH | 1.9 | 4.2 | 8.1 | 9.5 | 10.2 |
沉淀完全的pH | 3.2 | 5.3 | 9.4 | 8.0 | 8.5 |
(1)铬铁矿反应前需要进行粉碎，目的是________。
(2)熔融Na2CO3条件下主要反应：2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3=4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2。该反应中的氧化产物为___________、___________。该条件下还可以得到的副产物为NaAlO2和Na2SiO3，写出生成Na2SiO3的化学方程式为__________。
(3)滤渣2的主要成分为____________；滤渣4的主要成分为___________。
(4)调节pH3的合适试剂为_______________；调节pH3的范围为____________。
(5)用醋酸调节pH2=5的目的为________________。
(6)检验滤液4中Fe3+是否沉淀完全的方法是___________________________。
【答案】增大接触面积，加快反应速率 Na2CrO4 Fe2O3 SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑ Al(OH)3、H2SiO3 Fe(OH)3 盐酸 3.2≤pH<8.1 使CrO42-转化为Cr2O72- 取少量溶液于试管中，向其中滴加KSCN溶液，若溶液未变为红色，即证明Fe3+沉淀完全，反之未沉淀完全
【解析】
铬铁矿与Na2CO3、NaNO3在高温条件下发生反应2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3=4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2。其中含有的杂质也会在该条件下反应得到的副产物为NaAlO2和Na2SiO3，加水，MgO、Fe2O3及不溶性杂质，进入滤渣1中，Na2CrO4、NaNO2、NaAlO2和Na2SiO3都溶于水，进入滤液1中。向滤液1中加入醋酸，使溶液的pH为7～8，可以使NaAlO2转化为Al(OH)3，使Na2SiO3转化为H2SiO3沉淀，滤渣2中含有Al(OH)3、H2SiO3；向滤液中再加入醋酸，调整溶液的pH=5，CrO42-转化为Cr2O72-，与加入的KCl反应产生重铬酸钾晶体(K2Cr2O7)；向滤渣1中加入盐酸，MgO、Fe2O3反应产生Mg2+、Fe3+，过滤除去不溶性杂质，向滤液中加入盐酸调整溶液的3.2≤pH<8.1，Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，进入滤渣4中，然后过滤洗涤沉淀，然后干燥，灼烧，得到铁红Fe2O3。
(1)铬铁矿反应前需要进行粉碎，目的是增大接触面积，提高反应速率。
(2)熔融Na2CO3条件下主要反应：2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3=4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2。在该反应中，Fe、Cr元素化合价升高，失去电子，被氧化，反应产生的的氧化产物为Fe2O3、Na2CrO4。该条件下Al2O3与Na2CO3反应产生NaAlO2，杂质SiO2与Na2CO3反应产生Na2SiO3，生成Na2SiO3的化学方程式为SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑。
(3)根据上述分析可知滤渣2的主要成分为Al(OH)3、H2SiO3；滤渣4的主要成分为Fe(OH)3。
(4)用盐酸调节pH3在3.2≤pH<8.1，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Mg2+仍然以离子形式存在于溶液中，所以合适试剂为HCl；调节pH3的范围为3.2≤pH<8.1。
(5)用醋酸调节pH2=5的目的为使CrO42-转化为Cr2O72-。
(6)检验滤液4中Fe3+是否沉淀完全的方法是取少量溶液于试管中，向其中滴加KSCN溶液，若溶液未变为红色，即证明Fe3+沉淀完全，反之未沉淀完全。
