Question

以含有Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质的铬铁矿[主要成份为Fe（CrO₂）₂]为主要原料生产重铬酸钠晶体（Na₂Cr₂O₇?
2H₂O）的主要工艺流程如下：

己知：铬铁矿在空气中与纯碱煅烧生成Na₂CrO₄和一种红棕色固体，同时释放出CO₂气体，同时Al₂O₃+Na₂CO₃ 

燃烧 .

.

2NaAlO₂+CO₂↑．请回答：
（1）在铬铁矿Fe（CrO₂）₂中，Cr的化合价为

 

．
（2）滤渣1的成分为

 

，滤渣2的成分为

 

．
（3）将滤渣1放入稀硫酸溶解后得溶液W，检验该溶液中金属离子的方法是

 

．
（4）铬铁矿中的Al₂O₃杂质在工业上可用来冶炼铝，该化学方程式为

 

．
（5）根据有关国家标准，含CrO₄^2-的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10^-7mol/L以下才能排放．含
CrO₄^2-的废水处理通常有以下两种方法．
①沉淀法：加入可溶性钡盐生成BaCrO₄沉淀[K_SP（BaCrO₄）=1.2×10^-10]，再加入可溶性硫酸盐处理多余的
Ba²⁺．加入可溶性钡盐后的废水中Ba²⁺的浓度应不小于

 

mol/L，后续废水处理方能达到国家排放标准．
②还原法：CrO₄^2-

绿矾

H+

Cr

石灰水

Cr（OH）₃．写出酸性条件下CrO₄^2-与绿矾在溶液中反应的离子方程式

 

．
（6）某高效净水剂是由K₂FeO₄得到的，工业上以溶液W、次氯酸钾和氢氧化钾为原料制备K₂FeO₄，该反应的化学方程式是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验题

分析：铬铁矿在空气中与纯碱煅烧生成Na₂CrO₄和一种红棕色固体，同时释放出CO₂气体，同时A1₂O₃+Na₂CO₃

高温  .

2NaAlO₂+CO₂↑，可知主反应为4Fe（CrO₂）₂+7O₂+8Na₂CO₃

高温  .

8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂，铬铁矿在空气中与纯碱煅烧生成物通过水浸NaAlO₂进入浸出液中，而不溶的Fe₂O₃形成滤渣1，浸出液通过除杂，通入CO₂气体，形成滤渣2Al（OH）₃沉淀，最后分离出Na₂CrO₄溶液，经过酸化、过滤、结晶得到最终产品重铬酸钠晶体（ Na₂Cr₂O₇?2H₂O）．
（1）根据化合物中正负化合价之和为0计算Cr的化合价；
（2）煅烧时铬铁矿的成分之一Fe₂O₃没有参与反应，也不溶解与水中，铬铁矿煅烧时生成的NaAlO₂在水溶液中与CO₂生成Al（OH）₃沉淀；
（3）Fe₂O₃与硫酸反应生成Fe³⁺离子，检验Fe³⁺离子用KSCN溶液；
（4）电解熔融的Al₂O₃来冶炼铝，同时生成氧气；
（5）①根据沉淀溶解平衡CrO₄^2-+Ba²⁺?BaCrO₄及K_sp（BaCrO₄）=C（CrO₄^2-）×C（Ba²⁺）=1.2×10^-10，可得C（Ba²⁺）；
②CrO₄^2-具有氧化性，能把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同时自身被还原成Cr³⁺；
（6）以溶液Fe₂（SO₄）₃、次氯酸钾和氢氧化钾为原料制备K₂FeO₄，根据原子守恒和得失电子守恒来书写配平方程式．

解答： 解：铬铁矿在空气中与纯碱煅烧生成Na₂CrO₄和一种红棕色固体，同时释放出CO₂气体，同时A1₂O₃+Na₂CO₃

高温  .

2NaAlO₂+CO₂↑，可知主反应为4Fe（CrO₂）₂+7O₂+8Na₂CO₃

高温  .

8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂，铬铁矿在空气中与纯碱煅烧生成物通过水浸NaAlO₂进入浸出液中，而不溶的Fe₂O₃形成滤渣1，浸出液通过除杂，通入CO₂气体，形成滤渣2Al（OH）₃沉淀，最后分离出Na₂CrO₄溶液，经过酸化、过滤、结晶得到最终产品重铬酸钠晶体（ Na₂Cr₂O₇?2H₂O），
（1）Fe（CrO₂）₂中，Fe为+2价，+2+2[x+（-2）×2]=0，解得x=+3，故答案为：+3；
（2）煅烧时铬铁矿的成分之一Fe₂O₃没有参与反应，也不溶解与水中，所以滤渣1的成分为Fe₂O₃，铬铁矿煅烧时生成的NaAlO₂在水溶液中与CO₂生成Al（OH）₃沉淀，故滤渣2的成分为Al（OH）₃，
故答案为：Fe₂O₃；Al（OH）₃；
（3）Fe₂O₃与硫酸反应生成Fe³⁺离子，检验该溶液中Fe³⁺的方法是取少量溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液变红，
故答案为：取少量溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液变红，证明有Fe³⁺；
（4）电解熔融的Al₂O₃来冶炼铝，其电解方程式为：2 Al₂O₃（熔融）

电解  .

4Al+3O₂↑；
故答案为：2 Al₂O₃（熔融）

电解  .

4Al+3O₂↑；
（5）①CrO₄^2-+Ba²⁺?BaCrO₄
   5.0×10^-7mol?L^-1 C（Ba²⁺）
K_sp（BaCrO₄）=C（CrO₄^2-）×C（Ba²⁺）=5.0×10^-7×C（Ba²⁺）=1.2×10^-10，C（Ba²⁺）=2.4×10^-4mol/L；
故答案为：2.4×10^-4；
②CrO₄^2-具有氧化性，在酸性条件下能把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同时自身被还原成Cr³⁺，反应的离子方程式为CrO₄^2-+3Fe²⁺+8H⁺=Cr³⁺+3Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：CrO₄^2-+3Fe²⁺+8H⁺=Cr³⁺+3Fe³⁺+4H₂O；
（6）以溶液Fe₂（SO₄）₃、次氯酸钾和氢氧化钾为原料制备K₂FeO₄，该反应的化学方程式是Fe₂（SO₄）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+3K₂SO₄+3KCl+5H₂O，
故答案为：Fe₂（SO₄）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+3K₂SO₄+3KCl+5H₂O．

点评：本题考查了物质的分离提纯流程，主要考查了操作流程分析、离子检验、金属的冶炼、溶度积常数的计算、方程式的书写等，题目难度中等，侧重于考查学生分析问题和解决问题能力．