Question

14．铬铁矿的主要成分可以表示为FeO•Cr₂O₃，还含有SiO₂、Al₂O₃杂质，以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）过程如图所示．

已知：CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-在酸性条件下可以相互转化．
请回答下列问题：
（1）完成并配平下列方程式：
6FeO+6Cr₂O₃+24KOH+7KClO₃=12K₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O
（2）滤渣1的成分是Fe₂O₃ （填化学式），滤液1的成分除K₂CrO₄、KClO₃、KOH外，还含有KAlO₂、K₂SiO₃（填化学式），过滤后洗涤沉淀的操作是沿玻璃棒注入蒸馏水至浸没沉淀，等蒸馏水自然流下，重复以上操作2-3次．
（3）试剂1是HCl（填化学式），利用滤渣2可制得两种氧化物，其中一种氧化物经电解冶炼可获得金属，电解时阴极的电极反应式为Al³⁺+3e^-=Al．
（4）对滤液2用稀硫酸酸化处理时发生的离子反应方程式是2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，酸化处理时往往增大稀硫酸浓度的原因是增大反应物浓度，平衡正向移动，有利于提高产物的产率．
（5）检验氯酸钾晶体中钾元素的具体方法是用洁净的铂丝蘸取待测液，放到酒精灯外焰灼烧，透过蓝色的钴玻璃，观察到紫色火焰证明钾元素存在．

Answer 1

分析 铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr₂O₃，还含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，将铬铁矿和氯酸钾、氢氧化钾高温熔融，发生反应6FeO+6Cr₂O₃+24KOH+7KClO₃=12K₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O、2KOH+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2KAlO₂+H₂O、SiO₂+2KOH=K₂SiO₃+H₂O，得到K₂CrO₄、K₂SiO₃、KAlO₂、Fe₂O₃，然后水浸，过滤得到滤渣1和滤液1，滤渣1为Fe₂O₃，滤液1中主要是K₂CrO₄、KClO₃、KOH、KAlO₂、K₂SiO₃；调节滤液1的pH，过滤，滤渣2是H₂SiO₃、Al （OH）₃，向其中加入酸，氢氧化铝溶解，H₂SiO₃不溶，过滤，则滤渣3为H₂SiO₃，滤液3中有铝离子，通入氨气，生成Al （OH）₃沉淀，滤液2主要是K₂CrO₄，加入酸化，溶质变为K₂Cr₂O₇，将混合溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到K₂Cr₂O₇晶体，据此分析．

解答 解：（1）根据质量守恒，方程为：6FeO+6Cr₂O₃+24KOH+7KClO₃=12K₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O；
故答案为：24；7；12；3；7；12H₂O；
（2）由分析可知，将铬铁矿和氯酸钾、氢氧化钾高温熔融，得到K₂CrO₄、K₂SiO₃、KAlO₂、Fe₂O₃，然后水浸，过滤得到滤渣1和滤液1，滤渣1为Fe₂O₃，滤液1中主要是K₂CrO₄、KClO₃、KOH、KAlO₂、K₂SiO₃；过滤后沿玻璃棒注入蒸馏水至浸没沉淀，等蒸馏水自然流下，重复以上操作2-3次洗涤沉淀；
故答案为：Fe₂O₃；KAlO₂、K₂SiO₃；沿玻璃棒注入蒸馏水至浸没沉淀，等蒸馏水自然流下，重复以上操作2-3次；
（3）试剂1为酸，可选盐酸，利用滤渣2可得到氧化铝、二氧化硅，电解得金属则电解氧化铝，阴极反应为：Al³⁺+3e^-=Al；
故答案为：HCl；Al³⁺+3e^-=Al；
（4）对滤液2用稀硫酸酸化处理时发生的离子反应方程式是：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；增大稀硫酸浓度的原因是增大反应物浓度，平衡正向移动，有利于提高产物的产率；
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；增大反应物浓度，平衡正向移动，有利于提高产物的产率；
（5）检验钾元素可用焰色反应，方法为：用洁净的铂丝蘸取待测液，放到酒精灯外焰灼烧，透过蓝色的钴玻璃，观察到紫色火焰证明钾元素存在；
故答案为：用洁净的铂丝蘸取待测液，放到酒精灯外焰灼烧，透过蓝色的钴玻璃，观察到紫色火焰证明钾元素存在．

点评 本题考查物质的制备实验及混合物的分离和提纯，为高频考点，把握流程图中每一步发生的反应及操作方法是解本题关键，注意结合题给信息解答，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．