Question

6．实验室模拟用铬铁矿（主要成分是FeO•Cr₂O₃）制备红矾钠（Na₂Cr₂O₇•2H₂0）．
步骤Ⅰ：制备Na₂CrO₄．其主要反应为：
4FeO（s）+4Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂（g）=8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂（g）
（1）上述反应中的氧化剂是O₂，每生成1molNa₂CrO₄转移的电子数为3.5．
步骤Ⅱ：制取红矾钠．
（2）将上述反应得到的固体溶于水后过滤，在滤液中加入硫酸酸化，得到Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液．则反应的离子方程式为2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；不能用盐酸酸化的原因是酸性条件下Cr₂O₇^2-能将Cl^-氧化而损失目标产物．
（3）已知：Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄的溶解度曲线如图所示．要从Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液中获得红矾钠晶体，首先要分离出Na₂SO₄，则必须的实验操作是蒸发浓缩、趁热过滤；然后将得到的母液进行冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（4）某实验小组称取实验得到的红矾钠晶体试样0.2500g配成25.00mL溶液于碘量瓶中，加入10mL2mol•L^-1H₂SO₄和足量NaI（铬的还原产物为Cr³⁺），放于暗处5min，然后加入淀粉指示剂，用0.1200mol•L^-1Na₂S₂O₃标准溶液（pH≈9）滴定．
已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
①完成此操作还必须用到的玻璃仪器是碱式滴定管，判断达到滴定终点的依据是当滴加最后一滴Na₂S₂O₃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，所得产品中的Na₂Cr₂O₇的质量分数为（设整个过程中其它杂质不参与反应）83.84%．

Answer 1

分析 （1）依据化学方程式4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂=2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂，分析反应过程中元素化合价变化，计算电子转移总数得到
（2）Na₂CrO₄中加入硫酸酸化，得到Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液，根据电荷守恒和元素守恒可书写离子方程式；酸性条件下Cr₂O₇^2-能将Cl^-氧化成氯气；
（3）由图可知，温度高有利于硫酸钠结晶析出，所以要分离出Na₂SO₄，则必须的实验操作是蒸发浓缩、趁热过滤；滤液的温度较高，从溶液中获得晶体需要冷却结晶；
（4）①用Na₂S₂O₃标准溶液滴定碘溶液，由于Na₂S₂O₃溶液显碱性，所以要将置于碱式滴定管中，滴定终点时，溶液的蓝色褪去，据此判断；
②根据电子得失守恒有关系式Na₂Cr₂O₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，根据关系式结合Na₂S₂O₃的物质的量可计算出Na₂Cr₂O₇的质量，进而确定产品中的Na₂Cr₂O₇的质量分数．

解答 解：（1）4FeO•Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂=2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂，反应中依据元素化合价变化可知，氧气是氧化剂，7mol氧气反应得到电子28mol，所以生成8molNa₂CrO₄转移的电子数28mol，生成1mol Na₂CrO₄转移的电子数为3.5mol，
故答案为：O₂；3.5；
（2）Na₂CrO₄中加入硫酸酸化，得到Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄混合溶液，反应的离子方程式为2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，酸性条件下Cr₂O₇^2-能将Cl^-氧化成氯气，而损失目标产物，所以不能用盐酸酸化，
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；酸性条件下Cr₂O₇^2-能将Cl^-氧化而损失目标产物；
（3）由图可知，温度高有利于硫酸钠结晶析出，所以要分离出Na₂SO₄，则必须的实验操作是蒸发浓缩、趁热过滤；滤液的温度较高，从溶液中获得晶体需要冷却结晶，
故答案为：趁热过滤；冷却结晶；
（4）①用Na₂S₂O₃标准溶液滴定碘溶液，由于Na₂S₂O₃溶液显碱性，所以要将置于碱式滴定管中，判断达到滴定终点的依据是当滴加最后一滴Na₂S₂O₃溶液时，溶液蓝色褪去，半分钟内不变色，
故答案为：碱式滴定管；当滴加最后一滴Na₂S₂O₃溶液时，溶液蓝色褪去，半分钟内不变色；
②根据电子得失守恒有关系式Na₂Cr₂O₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，测定中消耗的Na₂S₂O₃的物质的量为0.04L×0.1200mol•L^-1=0.0048mol，所以Na₂Cr₂O₇的质量为0.0048mol×$\frac{1}{6}$×262g/mol=0.2096g，所以产品中的Na₂Cr₂O₇的质量分数为$\frac{0.2096g}{0.2500g}$×100%=83.84%，
故答案为：83.84%．

点评 本题考查了物质制备的流程分析判断，物质性质和实验操作的分析应用，把握晶体析出的原理和溶解度变化特征的分析是解题关键，题目难度中等，侧重于考查学生的实验能力、分析问题、解决问题的能力．