Question

2．工业上以铬铁矿（含有Cr₂O₃，FeO、Al₂O₃、SiO₂等成分）为主要原料生产重铬酸钠晶体（Na₂Cr₂O₇•2H₂O），其主要工艺流程如图1：

提示：熟料中含有Na₂CrO₄、NaFeO₂等成分．
回答下列问题：
（1）将铬铁矿粉碎的目的是增大反应物的接触面，加快反应速率，提高原料利用率
（2）氧化焙烧时，生成Na₂CrO₄的化学方程式是2Cr₂O₃+3O₂+8NaOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4H₂O．
（3）滤渣2中除Al（OH）₃外还有H₂SiO₃（填化学式）．
（4）加入硫酸酸化的目的是将Na₂CrO₄转化为Na₂Cr₂O₇．
（5）根据图2，请将操作a补充完整：蒸发浓缩、趁热过滤，洗涤，干燥．
（6）控制105～110℃，向较浓的Na₂Cr₂O₇溶液中加入KCl固体发生复分解反应，立即析出K₂Cr₂O₇晶体．能生成K₂Cr₂O₇晶体的原因是该温度下，KCl、Na₂Cr₂O₇、K₂Cr₂O₇、KCl四种物质中K₂Cr₂O₇溶解度最小．
（7）向Na₂Cr₂O₇酸性溶液中加入过量FeSO₄溶液，生成Cr³⁺和 Fe³⁺，再加入过量的强碱溶液生成铁铬氧体沉淀（Cr_xFe_3-xO₄）．加入过量强碱生成铁铬氧体沉淀的离子方程式是xCr³⁺+Fe²⁺+（2-x）Fe³⁺+8OH^-=Cr_xFe_3-xO₄↓+4H₂O．

Answer 1

分析 铬铁矿（含有Cr₂O₃，FeO、Al₂O₃、SiO₂等成分）在氧气中与烧碱煅烧生成Na₂CrO₄、NaFeO₂，反应有：A1₂O₃+2NaOH $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO₂+H₂O↑，SiO₂+2NaOH $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+H₂O↑，2Cr₂O₃+3O₂+8NaOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4H₂O，4FeO+O₂+4NaOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4NaFeO₂+2H₂O，加水浸取，NaFeO₂水解生氢氧化铁沉淀，过滤，滤液中有Na₂SiO₃、NaAlO₂、Na₂CrO₄，加入适量的硫酸，Na₂SiO₃、NaAlO₂形成滤渣2 Al（OH）₃沉淀和H₂SiO₃，最后分离出Na₂CrO₄溶液，经过酸化，得到Na₂SO₄、Na₂Cr₂O₇溶液，蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥，得到Na₂Cr₂O₇溶液和硫酸钠晶体，将Na₂Cr₂O₇溶液过滤、结晶得到最终产品重铬酸钠晶体（ Na₂Cr₂O₇•2H₂O），据此分析解答．

解答 解：（1）将铬铁矿粉碎的目的是增大反应物的接触面，加快反应速率，提高原料利用率；
故答案为：增大反应物的接触面，加快反应速率，提高原料利用率；
（2）由题可知，氧化焙烧时，Cr₂O₃在氧气中与烧碱煅烧生成Na₂CrO₄，反应为：2Cr₂O₃+3O₂+8NaOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4H₂O；
故答案为：2Cr₂O₃+3O₂+8NaOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+4H₂O；
（3）矿石中SiO₂焙烧生成硅酸钠，加入硫酸生成硅酸，故滤渣2中除Al（OH）₃外还有H₂SiO₃沉淀；
故答案为：H₂SiO₃；
（4）Na₂CrO₄在酸性条件下生成Na₂Cr₂O₇，加入硫酸酸化的目的是将Na₂CrO₄转化为Na₂Cr₂O₇；
故答案为：将Na₂CrO₄转化为Na₂Cr₂O₇；
（5）根据硫酸钠在高温条件下溶解度比重铬酸钠小很多，所以混合溶液中析出硫酸钠晶体的步骤为蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥；
故答案为：蒸发浓缩、趁热过滤；
（6）相同温度下，KCl、Na₂Cr₂O₇、K₂Cr₂O₇、KCl四种物质中K₂Cr₂O₇溶解度最小，所以能生成K₂Cr₂O₇晶体；
故答案为：该温度下，KCl、Na₂Cr₂O₇、K₂Cr₂O₇、KCl四种物质中K₂Cr₂O₇溶解度最小；
（7）Na₂Cr₂O₇酸性溶液中加入过量FeSO₄溶液，生成Cr³⁺和 Fe³⁺，再加入过量的强碱溶液生成铁铬氧体沉淀（Cr_xFe_3-xO₄），结合电荷守恒、质量守恒，加入过量强碱生成铁铬氧体沉淀的离子方程式为：xCr³⁺+Fe²⁺+（2-x）Fe³⁺+8OH^-=Cr_xFe_3-xO₄↓+4H₂O；
故答案为：xCr³⁺+Fe²⁺+（2-x）Fe³⁺+8OH^-=Cr_xFe_3-xO₄↓+4H₂O．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解等，理解工艺流程原理是解题的关键，注意把握物质性质以及对题目信息的获取于使用，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．