Question

重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）是工业上重要的氧化剂，实验室利用铬铁矿（主要成份为FeO?Cr₂O₃）模拟工业生产制备重铬酸钾的主要工艺如图：

（1）铬铁矿中的SiO₂和Al₂O₃在反应器中与纯碱共热反应转变为可溶性盐，写出Al₂O₃与碳酸钠反应的化学方程式：

 

．
（2）反应器中发生的主要反应为：
6FeO?Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃

△   .

 12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O．
Fe₂O₃可进一步转化为NaFeO₂．NaFeO₂在操作Ⅰ中强烈水解，写出NaFeO₂水解的化学方程式：

 

．
（3）操作Ⅱ的目的是

 

．
（4）操作Ⅲ中CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，写出此可逆反应的离子方程式：

 

．
（5）称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于锥形瓶中，加入10mL 2mol?L^-1 H₂SO₄和足量碘化钾（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?L^-1 Na₂S₂O₃标准溶液滴定至滴定终点时用去Na₂S₂O₃溶液40.00mL（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
①写出重铬酸钾与碘化钾反应的离子方程式：

 

；
②重铬酸钾试样的纯度（设整个过程中其它杂质不参与反应）为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：流程分析可知，铬铁矿（主要成分为FeO?Cr₂O₃，杂质为SiO₂、Al₂O₃）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除去铝和硅酸根离子，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）NaFeO₂能强烈水解，生成氢氧化铁沉淀；
（3）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；
（4）CrO₄^2-和酸反应生成Cr₂O₇^2-和水；
（5）①重铬酸钾具有强氧化性能把碘离子氧化成单质碘，本身被还原为三价铬离子，据此析出反应的离子方程式；
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：（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

△   .

2NaAlO₂+CO₂↑，
故答案为：Al₂O₃+Na₂CO₃

△   .

2NaAlO₂+CO₂↑；
（2）NaFeO₂能强烈水解，生成氢氧化铁沉淀，该水解反应为NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，
故答案为：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH；
（3）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沉淀，
故答案为：除去SiO₃^2-和AlO₂^-；
（4）CrO₄^2-和酸反应生成Cr₂O₇^2-和水，转化方程式为：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（5）①重铬酸钾具有强氧化性能把碘离子氧化成单质碘，本身被还原为三价铬离子，反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，故答案为：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；
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       0.1200×40×10^-3mol
则250ml含重铬酸钾的物质的量为n=

0.1200×40×10-3mol

6

×10，则所得产品中重铬酸钾纯度为

0.1200×40×10-3×10×294

6×2.5000

×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，（5）为解答的难点，题目难度中等．