Question

3．重铬酸钠俗称红矾钠（Na₂Cr₂O₇•2H₂O），是重要的化工产品和强氧化剂．工业制备红矾钠的流程如下：

（1）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na₂SiO₃可写成Na₂O•SiO₂，则Fe（CrO₂）₂可写成FeO•Cr₂O₃．
（2）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe（CrO₂）₂生成可溶于水的Na₂CrO₄，反应化学方程式如下：4Fe（CrO₂）₂+8Na₂CO₃+7O₂═2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂．为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是粉碎矿石、升高温度．（写一种即可）
（3）已知CrO₄^2-在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：
2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O；     3CrO₄^2-+4H⁺═Cr₃O₁₀^2-+2H₂O
①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是少量不能除尽Na₂CO₃等杂质，过量会生成Na₂Cr₃O₁₀等副产物．
②混合溶液乙中溶质的化学式是Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄．
（4）在含Cr₂O₇^2-废水中存在着平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，请写出该平衡的平衡常数表达式K=c（CrO₄^2-）²c（H⁺）²/c（Cr₂O₇^2-），若继续加水稀释，平衡将正向移动（填“正向”、“逆向”“不”）．
（5）请配平碱性溶液还原法中发生的离子反应：
4Cr₂O₇^2-+□S^2-+19H₂O--8Cr（OH）₃+3S₂O₃^2-+14OH^-．

Answer 1

分析 铬铁矿加入纯碱，通入空气煅烧，经浸取后得到Na₂CrO₄、Na₂CO₃，加入适量硫酸，得到混合溶液乙含有Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄，然后结晶可得到Na₂Cr₂O₇晶体，
（1）类比Na₂SiO₃可写成Na₂O•SiO₂完成Fe（CrO₂）₂的氧化物的形式；
（2）根据影响化学反应速率的因素分析；
（3）①固体图示及题中信息可知，少量不能除尽Na₂CO₃等杂质，过量会生成Na₂Cr₃O₁₀等副产物；
②发生了反应2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，生成了Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄；
（4）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，水不需要写出，加水促进平衡正向移动；
（5）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，S^2-→S₂O₃^2-，根据电子转移守恒配平．

解答 解：铬铁矿加入纯碱，通入空气煅烧，经浸取后得到Na₂CrO₄、Na₂CO₃，加入适量硫酸，得到混合溶液乙含有Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄，然后结晶可得到Na₂Cr₂O₇晶体，
（1）Fe（CrO₂）₂ 中铁元素化合价是+2价，氧化物为FeO，铬元素化合价+3价，氧化物为Cr₂O₃，所以Fe（CrO₂）₂写成氧化物形式为FeO•Cr₂O₃，
故答案为：FeO•Cr₂O₃；
（2）增大反应物接触面积可以加快反应速率，升高温度可以大大加快反应速率，
故答案为：粉碎矿石、升高温度；
（3）①由于少量难以除尽碳酸钠，过量会发生反应3CrO₄^2-+4H⁺=Cr₃O₁₀^2-+2H₂O，生成了Na₂Cr₃O₁₀等副产物，所以必须加入适量硫酸，
故答案为：少量不能除尽Na₂CO₃等杂质，过量会生成Na₂Cr₃O₁₀等副产物；
②由于发生了反应2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，生成了Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄，所以乙中溶质的化学式Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄，故答案为：Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄；
（4）根据化学平衡常数的定义，可知Cr₂O₇^2-（aq）+H₂O（l）?2CrO₄^2-（aq）+2H⁺（aq）的平衡常数K=c（CrO₄^2-）²c（H⁺）²/c（Cr₂O₇^2-），加水稀释，促进水解，平衡正向移动，
故答案为：c（CrO₄^2-）²c（H⁺）²/c（Cr₂O₇^2-）；正向；
（5）Cr₂O₇^2-→Cr³⁺，1molCr₂O₇^2-获得电子物质的量为1mol×2×（6-3）=6mol，S^2-→S₂O₃^2-，2molS^2-失去电子物质的量为1mol×2×[2-（-2）]=8mol，根据电子转移守恒，最小公倍数为24，所以发生的离子反应为：4Cr₂O₇^2-+6S^2-+19H₂O═8Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+14OH^-，
故答案为：4、6、19、8、3、14．

点评 本题考查了重铬酸钠的制取原理及除杂方法，为高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意合理分析题中信息，难度中等．