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8.重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂,工业上常用格铁矿(主要成分为FeO•Cr2O3)为原料生产,实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下,涉及的主要反应是:
6FeO•Cr2O3+24NaOH+7KClO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H20.

试回答下列问题:
(l)指出24Cr在周期表中位置是第四周期第ⅥB.
(2)在反应器①中,有Na2Cr04生成,同时Fe2O3转变为NaFeO2,杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐,写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式:Al2O3+Na2CO3 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO2+CO2↑.NaFeO2能强烈水解,在操作②生成沉淀而除去,写出该反应的化学方程式:NaFeO2+2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH.
(3)操作③的目的是什么,用简要的文字说明:降低pH值有利于SiO32-,AlO2-的水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时,使它们水解并沉淀完全.
(4)操作④中酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,写出平衡转化的离子方程式:2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O.
(5)K2Cr2O7具有强氧化性,在稀硫酸存在的条件下,K2Cr2O7能将乙醇氧化成乙酸,Cr被还原成绿色的硫酸铬[Cr2S043],则该反应的化学方程式为2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO4=2Cr2(SO43+3CH3CO0H+11H2O+2K2SO4
(6)K2Cr2O7易溶于水,这是工业上造成铬污染的主要原因.净化处理方法之一是将含+6价Cr的废水放入电解槽内,用铁作阳极,加人适童的NaCl进行电解:阳极区生成的Fe2+和Cr2O72-发生反应,生成的 Fe3+和Cr3+在阴极区与OH-结合生成Fe(OH)3 Cr(OH)3沉淀除去[已知KspFe(OH)3=4.0×10-38,KspCr(OH)3=6.0×10-31].
①电解过程中NaCl的作用是增强溶液的导电能力. 
②已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10-13 mol•L-1,则溶液中c(Cr3+)为3.0×10ˉ6mol.L-1

分析 (1)根据K元素确定24Cr在周期表中的位置.
(2)Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐偏铝酸钠和二氧化碳;NaFeO2水解生成Fe(OH)3与NaOH.
(3)硅酸钠和偏铝酸钠易发生水解,根据水解平衡移动原理来回答.
(4)在酸性环境下,CrO42-转化为Cr2O72-,据此写出反应的化学方程式;
(5)根据化合价升降总数相等以及原子守恒来解答;
(6)①NaCl为电解质,加入适量的NaCl可增强溶液的导电能力;
②先根据KspFe(OH)3和c(Fe3+)求出c(OH-),然后再根据c(OH-)和KspCr(OH)3求出c(Cr3+).

解答 解:(1)K元素原子序数为19,处于第四周期第1列,第四周期容纳18种元素,24Cr的原子序数比K元素大5,所以24Cr处于周期表中第四周期,第6列,故24Cr处于周期表中第四周期第ⅥB族.故答案为:第四周期第ⅥB.
(2)Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐,生成NaAlO2,反应的化学方程式为Al2O3+Na2CO3 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO2+CO2↑,NaFeO2水解生成Fe(OH)3与NaOH,反应方程式为NaFeO2+2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH,故答案为:Al2O3+Na2CO3 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO2+CO2↑;NaFeO2+2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH.
(3)由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解,SiO32-+H2O?HSiO3-+OH-、HSiO3-+H2O?H2SiO3+OH-、AlO2-+2H2O?Al(OH)3+OH-,降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时能使它们完全水解生成沉淀,故答案为:降低pH值有利于SiO32-,AlO2-的水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时,使它们水解并沉淀完全.
(4)在酸性环境下,CrO42-转化为Cr2O72-,即2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O,故答案为:2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O.
(5)K2Cr2O7具有强氧化性,遇到有机物(如酒精)时,乙醇被氧化成乙酸,碳的平均化合价从-2价升高到0,1个乙醇化合价变化4,K2Cr2O7被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO43],铬的化合价从+6价降低到+3价,1个CrO3化合价变化3,两者的最小公倍数是12,再根据原子守恒得:2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO4=2Cr2(SO43+3CH3CO0H+11H2O+2K2SO4,故答案为:2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO4=2Cr2(SO43+3CH3CO0H+11H2O+2K2SO4
(6)①因NaCl为电解质,加入适量的NaCl可增强溶液的导电能力,故答案为:增强溶液的导电能力.
②溶液中c(OH-)=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}[Fe(OH)_{3}]}{c(F{e}^{3+})}}$=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2.0×1{0}^{-13}}}$mol/L=$\root{3}{2.0×1{0}^{-25}}$mol/L,则溶液中c(Cr3+)=$\frac{{K}_{sp}[Cr(OH)_{3}]}{{c}^{3}(O{H}^{-})}$=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{2.0×1{0}^{-25}}$=3.0×10ˉ6mol/L,故答案为:3.0×10ˉ6

点评 本题考查学生对工艺流程理解、实验操作的理解、阅读题目获取信息能力、盐类水解及有关计算、电离等,难度中等,理解工艺流程是关键,需要学生具有阅读题目获取信息能力和灵活运用基础知识分析问题、解决问题能力.

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