Question

20．重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途．我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃，还含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如图：

①中涉及的主要反应有：
主反应：4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
副反应：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Mg（OH）2	Cr（OH）3
完全沉淀时溶液pH	4.7	3.7	11.2	5.6

试回答下列问题：
（1）“①”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是使反应物接触更充分，加快反应速率．
（2）“③”中调节pH至4.7，目的是除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-．
（3）“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，请写出该平衡转化的离子方程式：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（4）称取重铬酸钠试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol•L^-1H₂SO₄和足量碘化钠（铬的还原产物为Cr³⁺），放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol•L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
①判断达到滴定终点的依据是：当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液时，溶液蓝色褪去，半分钟内不变色；
②若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液40.00ml，所得产品的中重铬酸钠的纯度（设整个过程中其它杂质不参与反应）83.84%．

Answer 1

分析 铬铁矿为原料制备重铬酸钠，铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃，还含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质），铬铁矿经加入纯碱、空气和辅料氧化煅烧、主反应：4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂，副反应：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，水浸之后除去生成的氧化铁，调节pH至4.7，除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-，经酸化、蒸发结晶后后可生成重铬酸钠．
（1）固体反应物在搅拌时可充分接触而反应；
（2）氧化铁不溶于水，铬铁矿经煅烧、水浸之后除去生成的氧化铁，副反应中生成Na₂SiO₃、NaAlO₂等杂质；
（3）CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-在酸性条件下与H⁺离子反应生成Cr₂O₇^2-；
（4）①溶液中有碘，加入淀粉溶液呈蓝色；
②根据反应的关系式计算．

解答 解：（1）固体反应物在搅拌时可充分接触而反应，
故答案为：使反应物接触更充分，加快反应速率；
（2）氧化铁不溶于水，铬铁矿经煅烧、水浸之后除去生成的氧化铁，副反应中生成Na₂SiO₃、NaAlO₂等杂质，调节pH至4.7，可生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀过滤除去，
故答案为：除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-；
（3）CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-在酸性条件下与H⁺离子反应生成Cr₂O₇^2-，该反应为可逆反应，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）①溶液中有碘，加入淀粉溶液呈蓝色，碘与亚硫酸钠发生氧化还原反应，当反应终点时，蓝色褪去，
故答案为：当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液时，溶液蓝色褪去，半分钟内不变色；
②根据反应的关系式计算：
Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
1mol 6mol
n 0.1200mol•L^-1×0.04L
n=0.0008mol，则2.5000g重铬酸钠试样中含有的重铬酸钠的质量为10×0.0008mol×262g/moL=2.096g，
所得产品的中重铬酸钠的纯度=$\frac{2.096}{2.500}$×100%=83.84%
故答案为：83.84%

点评 本题考查了物质分离提纯过程分析判断，滴定实验过程和计算应用，主要是物质性质的掌握，流程的理解应用是解题关键，题目难度中等．