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【题目】工业上常以铬铁矿(主要成分为亚铬酸亚铁FeCr2O4,还含有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产红矾钠(Na2Cr2O7),某实验小组模拟其流程如下图所示:

(1)FeCr2O4中Cr的化合价为____________,步骤①焙烧时所用的仪器名称为_________;步骤①中生成Na2CrO4的化学方程式为________________________。

(2)步骤①煅烧反应极慢,需要升温至纯碱呈熔融状态,反应速率才加快,其主要原因为________。

(3)步骤②过滤时所用到的玻璃仪器有________________;

(4)涉骤③用硫酸将溶液的pH调至中性,所得滤渣2的主要成分是__________、__________;

(5)步骤④向滤液2加入硫酸酸化过程中,溶液由黄色变为橙色,反应的离子方程式为___________。

(6)下图是Na2Cr2O7·2H2O和Na2SO4的溶解度曲线,步骤④中获得副产品Na2SO4的实验操作方法为____________________。

【答案】 +3 (铁)坩埚 4FeCrO4+7O2+ 8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 纯碱熔化后,增大反应物的接触面积,使反应速率加快 漏斗、烧杯、玻璃棒 H2SiO3(H4SiO3或 SiO2·H2O)、Al(OH)3 2CrO42- + 2H+ = Cr2O72-+ H2O 将滤液2加热浓缩后趁热过滤得副产品 Na2SO4 〉

【解析】反应① 4FeCrO4+7O2+ 8Na2CO3 2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 ② NaFeO2和水反应会产生红褐色沉淀,即NaFeO2+2H2O=NaOH+Fe(OH)3 ↓,生成的氢氧化钠和氧化铝反应生成偏铝酸钠,和二氧化硅反应生成硅酸钠,滤液1的成分除Na2CrO4外,还含有偏铝酸钠和硅酸钠,③调节PH至中性,滤液1中含有Na2SiO3、NaAlO2,调节pH可生成Al(OH)3 、H2SiO3,④Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+,所以滤液2中的铬酸钠转化为Na2Cr2O7溶液应采取的措施是加硫酸酸化。

(1)根据化合价规则:化合物中各个元素的化合价代数和是0,Fe是+2价,O是-2价,所以FeCr2O4中Cr元素的化合价是+3,故答案为:+3;步骤①焙烧时,原料中有Na2CO3,不能用硅酸盐坩埚,故所用的仪器名称为(铁)坩埚 ;步骤①中FeCr2O4中亚铁被氧化,空气中O2为氧化剂,方程式为 4FeCrO4+7O2+ 8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 ;(2)步骤①煅烧反应极慢,需要升温至纯碱呈熔融状态,变成液体后离子接触机会增多,反应速率加快,使反应速率加快;(3)步骤②过滤时所用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒,(4)涉骤③用硫酸将溶液的pH调至中性,SiO32―+2H2O=H2SiO3+2OH― ,AlO2―+2H2OAl(OH)3+OH― ,所得滤渣2的主要成分是H2SiO3(H4SiO3或 SiO2·H2O)、Al(OH)3 ;(5)步骤④向滤液2加入硫酸酸化过程中,溶液由黄色变为橙色,铬酸钠转化为Na2Cr2O7溶液,2CrO42- + 2H+ = Cr2O72-+ H2O;(6)由溶解度曲线图加热时,重铬酸钠的溶解度随温度的升高而增大,而Na2SO4在温度较高时溶解度却较小,将滤液2加热浓缩后趁热过滤得副产品 Na2SO4 。

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