Question

11．重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，重铬酸钾的溶解度随温度影响较大．工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO•Cr₂O₃，杂质为SiO₂、Al₂O₃）为原料生产它，实验室模拟工业法用铬铁矿制K₂Cr₂O₇的主要工艺如图．涉及的主要反应是：6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃=12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O

（1）碱浸前将铬铁矿粉碎的作用是增大接触面积，增大反应速率．
（2）步骤③调节pH后过滤得到的滤渣是H₂SiO₃、Al（OH）₃．
（3）操作④中，酸化时，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，写出平衡转化的离子方程式2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（4）用简要的文字说明操作⑤加入KCl的原因温度对氯化钠的溶解度影响小，但对重铬酸钾的溶解度影响较大，利用复分解反应，可得到重铬酸钾．
（5）已知在常温下FeS 的 K_sp=6.25×10 ^-18，H₂S 饱和溶液中 c （H⁺）与 c （S^2-）之间存在如下关系：c² （H⁺）•c（S^2-）=1.0×10^-22．在该温度下，将适量 FeS 投入硫化氢饱和溶液中，欲使溶液中（Fe²⁺）为 lmol/L，应调节溶液的c（H^十）为4×10^-3mol/L．

Answer 1

分析 流程分析可知，铬铁矿（主要成分为FeO•Cr₂O₃，杂质为SiO₂、Al₂O₃）为原料粉碎后再反应器中加入纯碱、固体氢氧化钠、氯酸钾浸取过滤得到滤液调节溶液PH除去铝和硅酸根离子，过滤得到Na₂CrO₄溶液，酸化后加入氯化钾浓缩过滤干燥得到重铬酸钾；
（1）依据影响化学反应速率的因素分析，增大接触面积会加快反应速率；
（2）根据水解平衡移动判断产物；
（3）在酸性环境下，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，据此来书写方程式；
（4）操作⑤加入KCl的原因温度对氯化钠的溶解度影响小，但对重铬酸钾的溶解度影响较大；
（5）根据K_sp（FeS）=c（Fe²⁺）•c（S^2-）结合（Fe²⁺）为 lmol/L，可计算出硫离子的浓度，再根据c² （H⁺）•c（S^2-）=1.0×10^-22，计算出氢离子的浓度．

解答 解：（1）碱浸前将铭铁矿粉碎的作用是增大接触面积加快反应速率，
故答案为：增大接触面积，增大反应速率；
（2）由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解，SiO₃^2-+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：H₂SiO₃、Al（OH）₃；
（3）在酸性环境下，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，即2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（4）操作⑤加入KCl的原因温度对氯化钠的溶解度影响小，但对重铬酸钾的溶解度影响较大，利用复分解反应，可得到重铬酸钾；
故答案为：温度对氯化钠的溶解度影响小，但对重铬酸钾的溶解度影响较大，利用复分解反应，可得到重铬酸钾；
（5）根据K_sp（FeS）=c（Fe²⁺）•c（S^2-）=6.25×10 ^-18，结合（Fe²⁺）为 lmol/L，可知c（S^2-）=6.25×10 ^-18 mol/L，根据c²（H⁺）•c（S^2-）=1.0×10^-22，得c（H⁺）=$\sqrt{\frac{1.0×10{\;}^{-22}}{6.25×10{\;}^{-18}}}$mol/L=4×10 ^-3mol/L，
故答案为：4×10 ^-3mol/L．

点评 本题考查较为综合，涉及氧化还原反应、溶解平衡以及滴定操作等问题，题目难度中等，本题注意从质量守恒的角度利用关系式法计算．