Question

15．重铬酸钾是一种常见的强氧化剂．实验室以精选铬铁矿（主要成分可表示为FeO•Cr₂O₃，还含有SiO₂、Al₂O₃等杂质）为原料制备重铬酸钾晶体（K₂Cr₂O₇，式量294）的流程如下：

请回答下列问题：
（1）操作1中发生的反应有：4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂$\stackrel{一定条件}{→}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑
Na₂CO₃+Al₂O₃$\stackrel{一定条件}{→}$2NaAlO₂+CO₂↑
Na₂CO₃+SiO₂$\stackrel{一定条件}{→}$Na₂SiO₃+CO₂↑
该步骤在常温下的反应速度较慢，为使反应速率增大，可采取的两条措施是升高温度、将原料粉碎（或使用催化剂）．
（2）固体Y中主要含有Al（OH）₃、H₂SiO₃．（填写化学式）
（3）酸化步骤使含铬物质发生了转化，请写出离子反应方程式2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O．
（4）操作4中的化学反应在溶液中能发生的可能理由是该条件下，K₂Cr₂O₇的溶解度较小；获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加入KCl固体，在水浴上加热浓缩至溶液表面出现晶膜（或溶液中析出固体），冷却结晶，抽滤，洗涤，干燥．
（5）通过下列实验可测定产品中重铬酸钾的质量分数：
称取重铬酸钾试样1.470g，用100mL容量瓶配制成溶液．移取25.00mL溶液于碘量瓶中，加入适里稀硫酸和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr³⁺），放于暗处5min．然后加入一定量的水，加入淀粉指示剂，用0.1500mol/L标准溶液滴定，共消耗标准浓36.00mL．滴定时发生的反应的离子方程式为：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-
则所测产品中重铬酸钾的纯度为72%．
（6）有关上述实验过程中涉及的部分实验操作的描述，正确的是AD．
A．粗产品若要进一步提纯，可以采用重结晶的方法
B．配制溶液时，用托盘夭平称取试样后，一般经溶解、转移（含洗涤）、定容等步骤，配制成100mL溶液
C．滴定时，当最后一滴标准溶液滴入时，溶液变为蓝色，且半分钟内不变色，可判断滴定终点
D．滴定终点时俯视读数，测定结果偏低．

Answer 1

分析 铬铁矿、碳酸钠固体通过在氧气中焙烧，生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、Na₂SiO₃、MgO和NaAlO₂的混合固体和二氧化碳气体，所以操作1为焙烧，然后加水浸取，过滤得固体Fe₂O₃、MgO和溶液Na₂CrO₄、NaAlO₂、Na₂SiO₃，操作2为过滤，固体X为Fe₂O₃、MgO，再调节溶液的PH到7-8，使偏铝酸盐生成氢氧化铝沉淀，硅酸钠变为硅沉淀，所以固体Y为Al（OH）₃、H₂SiO₃，继续调节溶液的PH使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，最后向所得溶液中加入氯化钾，生成溶解度极小的K₂Cr₂O₇，
（1）根据影响反应速率的外界因素可知，升高温度、增大反应物接触面积等都可以增大反应速率；
（2）根据上面的分析可知，固体Y的成份；
（3）结合流程图可知，酸化为了转化CrO₄^2-离子为Cr₂O₇^2-，据此书写离子方程式；
（4）操作4是向含Cr₂O₇^2-的溶液中加入氯化钾，生成溶解度极小的K₂Cr₂O₇，由易溶物生成难溶物；从K₂Cr₂O₇溶液中获得晶体，要将溶液蒸发浓缩到有少量晶体析出再冷却结晶，据此答题；
（5）根据实验步骤可知，用碘化钾Cr₂O₇^2-将还原成Cr³⁺，根据电子得失守恒有关系式Cr₂O₇^2-～3I₂，再用Na₂S₂O₃标准溶液滴定（ I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），根据Na₂S₂O₃的物质的量可计算出样品中K₂Cr₂O₇的物质的量，进而确定样品中K₂Cr₂O₇的纯度；
（6）A．粗产品中可能含有氯化钠杂质，所以若要进一步提纯，可以用重结晶的方法；
B．配制溶液时，用托盘夭平称取试样后，一般经溶解、转移（含洗涤）、定容、摇匀等步骤，配制成100mL溶液；
C．滴定时，用Na₂S₂O₃滴定I₂，滴定终点时溶液由蓝色变为无色；
D．滴定终点时俯视读数，测定结果偏低，读取的标准液体积偏小．

解答 解：（1）操作1中为使反应速率增大，可采取的两条措施是升高温度、将原料粉碎（或使用催化剂），
故答案为：升高温度、将原料粉碎（或使用催化剂）；
（2）根据上面的分析可知，固体Y的成份为Al（OH）₃、H₂SiO₃，
故答案为：Al（OH）₃、H₂SiO₃；
（3）结合流程图可知，酸化为了转化CrO₄^2-离子为Cr₂O₇^2-，反应的离子方程式为2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；
（4）操作4是向含Cr₂O₇^2-的溶液中加入氯化钾，生成溶解度极小的K₂Cr₂O₇，所以该反应在溶液中能发生的可能理由是在该条件下，K₂Cr₂O₇的溶解度较小，从K₂Cr₂O₇溶液中获得晶体，要将溶液蒸发浓缩到有少量晶体析出再冷却结晶，
故答案为：该条件下，K₂Cr₂O₇的溶解度较小；溶液表面出现晶膜（或溶液中析出固体）；
（5）根据实验步骤可知，用碘化钾Cr₂O₇^2-将还原成Cr³⁺，根据电子得失守恒有关系式Cr₂O₇^2-～3I₂，再用Na₂S₂O₃标准溶液滴定（ I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），所以有关系式Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，Na₂S₂O₃的物质的量为0.1500mol/L×36.00mL=5.4×10^-3 mol，所以样品中K₂Cr₂O₇的物质的量$\frac{1}{6}$×5.4×10^-3 mol×$\frac{100mL}{25mL}$=3.6×10^-3 mol，样品中K₂Cr₂O₇的纯度为$\frac{3.6×10{\;}^{-3}mol×294g/mol}{1.470g}$×100%=72%，
故答案为：72%；
（6）A．粗产品中可能含有氯化钠杂质，所以若要进一步提纯，可以用重结晶的方法，故A正确；
B．配制溶液时，用托盘夭平称取试样后，一般经溶解、转移（含洗涤）、定容、摇匀等步骤，配制成100mL溶液，故B错误；
C．滴定时，用Na₂S₂O₃滴定I₂，滴定终点时溶液由蓝色变为无色，故C错误；
D．滴定终点时俯视读数，测定结果偏低，读取的标准液体积偏小，所以测得的结果偏低，故D正确，
故选AD．

点评 本题考查了物质制备流程和方案的分析判断，物质性质的应用，题干信息的分析理解，操作步骤的注意问题和基本操作方法是解题关键，题目难度中等．