Question

8．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：①Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；  ②Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺
根据题意回答下列问题：
（1）请完成下列化学方程式的配平：
4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
（2）固体X的主要成分是Fe₂O₃、MgO．
（3）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，其目的是使CrO₄^2-转化Cr₂O₇^2-；
（4）操作Ⅲ由多步组成，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（5）某种酒精测试仪中，K₂Cr₂O₇在酸性条件下将乙醇氧化成乙醛，自身被还原为三价铬离子．该反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+3CH₃CH₂OH+8H⁺→2Cr³⁺+3CH₃CHO+7H₂O．

Answer 1

分析 铬铁矿通过焙烧，生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、MgO和NaAlO₂的混合体系，然后加水溶解得固体Fe₂O₃、MgO和溶液Na₂CrO₄、NaAlO₂，再调节溶液的PH，使偏铝酸盐完全沉淀，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）根据反应中各物质的元素化合价变化可知，铁从+2价变为+3价，铬从+3价变为+6价，氧从0价变为-2价，根据化合价升降法及元素守恒可配平化学方程式；二氧化碳中有两碳氧双键；
（2）铬铁矿通过焙烧，生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、MgO和NaAlO₂的混合体系，然后加水溶解得固体Fe₂O₃、MgO；
（3）结合流程图和反应过程中得到物质分析，酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5为了转化CrO₄^2-离子为Cr₂O₇^2-；
（4）溶液中得到溶质晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤分析回答；
（5）K₂Cr₂O₇在酸性条件下将乙醇氧化成乙醛，自身被还原为三价铬离子，依据元素守恒和电荷守恒书写离子方程式．

解答 解：铬铁矿通过焙烧，生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、MgO和NaAlO₂的混合体系，然后加水溶解得固体X为Fe₂O₃、MgO和溶液Na₂CrO₄、NaAlO₂，再调节溶液的PH，使偏铝酸盐完全沉淀，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）根据反应中各物质的元素化合价变化可知，铁从+2价变为+3价，铬从+3价变为+6价，氧从0价变为-2价，根据化合价升降法及元素守恒可配平化学方程式为4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂=8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑，
故答案为：4、8、7、8、2、8；
（2）分析可知固体X的主要成分是：Fe₂O₃、MgO，故答案为：Fe₂O₃、MgO；
（3）结合流程图和反应过程中得到物质分析，酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5为了转化CrO₄^2-离子为Cr₂O₇^2-，
故答案为：使CrO₄^2-转化Cr₂O₇^2-；
（4）获得K₂Cr₂O₇晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，
故答案为：冷却结晶；洗涤；
（5）K₂Cr₂O₇在酸性条件下将乙醇氧化成乙醛，自身被还原为三价铬离子，反应的离子方程式为 Cr₂O₇^2-+3CH₃CH₂OH+8H⁺=2Cr³⁺+3CH₃CHO+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+3CH₃CH₂OH+8H⁺=2Cr³⁺+3CH₃CHO+7H₂O．

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．