Question

17．以铬铁矿为原料制备铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的工艺流程如图所示．铬铁矿的主要成分可表示为FeO-Cr₂O₃和杂质SiO₂．

已知：①NaFeO₂遇水强烈水解
②2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
回答下列问题：
（1）K₂CrO₄中Cr元素的化合价是+6．
（2）完成并配平煅烧铬铁矿生成Na₂CrO₄和NaFeO₂的化学反应方程式  FeO-Cr₂O₃+O₂+NaOH$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$  Na2CrO4+NaFeO₂+10H₂O；该反应的氧化产物是Na₂CrO₄、NaFeO₂．
（3）生成滤渣1中红褐色物质的化学反应方程式是NaFeO₂+2H₂O=NaOH+Fe（OH）₃↓．滤渣2的成分（填化学式）．
（4）滤液2存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O．若改变条件使上述平衡向正方向移动，则下列说法正确的是B、C．
A．达到新平衡后，溶液PH一定增大
B．再达到新平衡前，正反应速率一定大于逆反应速率
C．该反应平衡常数可以不改变
D．达新平衡后，CrO₄^2-的消耗速率等于Cr₂O₇^2-的消耗速率
（5）含铬废水中含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2--，它们会对人体及生态系统产生很大的危害，必须进行处理．还原沉淀法是常用的一种方法：
CrO₄^2-→$→_{①转化}^{H+}$Cr₂O₇^2-→$→_{②还原}^{Fe_{2}+}$Cr³⁺→$→_{③沉淀}^{OH}$Cr（OH）₃↓
①上述流程中还原过程的离子反应方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
②最终生成的Cr（OH）₃在溶液中存在沉淀溶解平衡：Cr（OH）₃（s）?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq）常温下，Cr（OH）₃的K_sp=1×10^-32，当c（Cr³⁺）降至1×10^-3•mol•L^-1，溶液的pH应调至4时没有 （填“有”或“没有”）沉淀生成．

Answer 1

分析 铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr₂O₃，还含有SiO₂杂质，将铬铁矿和氢氧化钠、氧气混合焙烧，发生反应①4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，②2NaOH+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+H₂O；
然后水浸、过滤得到滤渣1和滤液1，根据信息①知，滤液1中溶质是Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH，滤渣1为Fe（OH）₃，再调节溶液的pH，使硅酸盐完全沉淀，根据信息②知，溶质变为Na₂Cr₂O₇，然后加入KCl固体，因为Na₂Cr₂O₇的溶解度大于K₂Cr₂O₇，所以得到K₂Cr₂O₇晶体，采用过滤方法得到K₂Cr₂O₇晶体，据此分析解答．

解答 解：（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，K是+1价，O是-2价，所以K₂Cr₂O₇中Cr元素的化合价是+6；
故答案为：+6；
（2）煅烧铬铁矿生成Na₂CrO₄和NaFeO₂的化学反应方程式为4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，该反应中Cr元素和O元素化合价升高被氧化，生成的氧化产物为：Na₂CrO₄、NaFeO₂；
故答案为：10H₂O；Na₂CrO₄、NaFeO₂；
（3）水浸发生NaFeO₂的水解：NaFeO₂+2H₂O=NaOH+Fe（OH）₃↓，操作Ⅰ是过滤，得到滤渣1为Fe（OH）₃；滤液1中溶质是Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH，调节溶液的pH，使硅酸盐完全沉淀硅酸，则滤渣2 为H₂SiO₃；
故答案为：NaFeO₂+2H₂O=NaOH+Fe（OH）₃↓；H₂SiO₃；
（4）滤液2存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，平衡向正方向移动，
A．加酸，平衡向正方向移动，达到新平衡后，溶液PH减小，错误，
B．平衡向正方向移动，再达到新平衡前，正反应速率一定大于逆反应速率，正确，
C．温度不变，该反应平衡常数可以不改变，正确，
D．达新平衡后，CrO₄^2-的消耗速率是Cr₂O₇^2-的消耗速率的2倍，错误；
故答案为：B、C；
（5）①还原过程为Cr₂O₇^2-被Fe²⁺还原为Cr³⁺的反应，离子方程为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②常温下，当c（Cr³⁺）降至1×10^-3•mol•L^-1，溶液的pH应调至4时，c（OH^-）=10^-10mol/L，Qc=c（Cr³⁺）•c（OH^-）³=1×10^-33＜K_sp=1×10^-32，故无沉淀生成；
故答案为：没有．

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、溶度积的计算等，理解工艺流程原理是解题的关键，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．