Question

4．重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃）为原料生产，实验室模拟工业法用铬铁矿制K₂Cr₂O₇的主要工艺如下，涉及的主要反应是：
6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O

请根据以上工艺流程回答下列问题：
（1）在操作①中，高温反应炉内有Na₂CrO₄生成，同时Fe₂O₃转变为NaFeO₂，杂质Si0₂、Al₂0₃与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与纯碱反应的化学方程式Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．
（2）操作②的目的是降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时能使它们完全水解生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀而除去o
（3）操作③中，酸化时加入硫酸可将Na₂CrO₄溶液转化成重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇）溶液，该反应的离子方程式为2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．欲分离反应后溶液中的Na₂SO₄和Na₂Cr₂O₇，可釆用的方法是结晶（填实验操作名称）．
（4）称取该工艺所得重铬酸钾样品2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL置于捵量瓶中，加入10mL2mol/LH₂SO₄和足量KI溶液（铬的还原产物为Cr³⁺），放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O${\;}_{3}^{2-}$═2I^-+S₄O${\;}_{6}^{2-}$）．
①判断达到滴定终点的依据是：当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液，溶液蓝色褪去且半分钟内不再变化；
②实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液40.00mL，则该样品中重铬酸钾的纯度为94.08%（设整个过程中其它杂质不参与反应，保留两位小数）

Answer 1

分析 流程分析可知，铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃）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）高温条件下，氧化铝和碳酸钠反应生成偏铝酸钠和二氧化碳；
（2）②调节后溶液的pH比原来降低，是因降低pH，促进水解平衡正向移动；
（3）CrO₄^2-和酸反应生成Cr₂O₇^2-和水；分离反应后溶液中的Na₂SO₄和Na₂Cr₂O₇，可釆用结晶的方法；
（4）①达到滴定终点时颜色突变且30s不变色；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，以此计算．

解答 解：流程分析可知，铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃）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）高温条件下，氧化铝和碳酸钠反应生成偏铝酸钠和二氧化碳，反应方程式为：Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，
故答案为：Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
（2）②调节后溶液的pH比原来降低，是由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时能使它们完全水解生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀而除去，
故答案为：降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时能使它们完全水解生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀而除去；
（3）CrO₄^2-和酸反应生成Cr₂O₇^2-和水，转化方程式为：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，分离反应后溶液中的Na₂SO₄和Na₂Cr₂O₇，可釆用结晶的方法；
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；结晶；
（5）①达到滴定终点时，当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液，溶液蓝色褪去且半分钟内不再变化，
故答案为：当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液，溶液蓝色褪去且半分钟内不再变化；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，
存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，
     1       6
    n       0.1200mol/L×0.040L
n=0.0008mol
250ml溶液中含有Cr₂O₇^2-物质的量为0.0008mol×$\frac{250}{25}$=0.008mol；
所得产品中重铬酸钾纯度=$\frac{0.008mol×294g/mol}{2.500g}$×100%=94.08%，
故答案为：94.08．

点评 本题考查混合物的分离、提纯，明确流程中操作的目的是解答的关键，注意利用关系式计算，（4）为解答的难点，题目难度中等．