Question

8．Cr₂O₃常用作建筑材料的着色剂．有碳素铬铁合金粉制取Cr₂O₃的流程图如图所示：

已知：金属Cr与稀硫酸反应生成Cr²⁺．
回答下列问题：
（1）在稀硫酸浸出时铁发生反应的离子方程式为Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，浸出过程中会有少量的PH₃、H₂S等还原性气体生成，可用高锰酸钾溶液吸收，已知PH₃与高锰酸钾溶液反应生成Mn₂O₃、K₂HPO₃、KH₂PO₃、H₂O，写出该反应的化学方程式：4PH₃+6KMnO₄=3Mn₂O₃+2K₂HPO₃+2KH₂PO₃+3H₂O．
（2）加纯碱调溶液pH=3.0，保持一定酸性的目的是防止Cr²⁺、Fe²⁺水解．
（3）加草酸的目的是除去Fe³⁺，写出反应的离子方程式：H₂C₂O₄+2Fe³⁺=2Fe²⁺+2CO₂↑+2H⁺．
（4）常温下Ksp（FeC₂O₄）=3.2×10^-7，则常温下FeC₂O₄溶解度约为4.608×10^-6g/100gH₂O．
（5）生成Cr（OH）₃后的溶液中存在两种主要副产物，其化学式为（NH₄）₂SO₄、（NH₄）₂C₂O₄．
（6）Cr₂O₃与Al₂O₃的性质相似，写出Cr₂O₃与氢氧化钠溶液反应的化学方程式Cr₂O₃+2NaOH=2NaCrO₂+H₂O．

Answer 1

分析 碳素铬铁合金粉加入稀硫酸生成Cr²⁺、Fe²⁺，过滤除去滤渣，滤液中含有Cr²⁺、Fe²⁺，加入纯碱消耗一定量的硫酸，达到调节pH的目的，加入操作可生成FeC₂O₄晶体，滤液通入空气，加入氨水可生成Cr（OH）₃，加热分解可生成Cr₂O₃，
（1）铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，PH₃与高锰酸钾溶液反应生成Mn₂O₃、K₂HPO₃、KH₂PO₃、H₂O，结合质量守恒书写化学方程式；
（2）为防止金属离子Cr²⁺、Fe²⁺水解，可保持溶液呈酸性；
（3）草酸具有还原性，可与铁离子发生氧化还原反应；
（4）常温下Ksp（FeC₂O₄）=3.2×10^-7，计算1L水中含有FeC₂O₄的质量，可计算溶解度；
（5）氯气中含有硫酸根离子、草酸根离子，生成Cr（OH）₃后的溶液中存在两种主要副产物，为硫酸铵、草酸铵等；
（6）Cr₂O₃与Al₂O₃的性质相似，结合氧化铝的性质书写方程式．

解答 解：碳素铬铁合金粉加入稀硫酸生成Cr²⁺、Fe²⁺，过滤除去滤渣，滤液中含有Cr²⁺、Fe²⁺，加入纯碱消耗一定量的硫酸，达到调节pH的目的，加入操作可生成FeC₂O₄晶体，滤液通入空气，加入氨水可生成Cr（OH）₃，加热分解可生成Cr₂O₃，
（1）铁与稀硫酸反应的离子方程式为Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，PH₃与高锰酸钾溶液反应生成Mn₂O₃、K₂HPO₃、KH₂PO₃、H₂O，反应的化学方程式为4PH₃+6KMnO₄=3Mn₂O₃+2K₂HPO₃+2KH₂PO₃+3H₂O，
故答案为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；4PH₃+6KMnO₄=3Mn₂O₃+2K₂HPO₃+2KH₂PO₃+3H₂O；
（2）为防止金属离子Cr²⁺、Fe²⁺水解，可保持溶液呈酸性，故答案为：防止Cr²⁺、Fe²⁺水解；
（3）草酸具有还原性，可与铁离子发生氧化还原反应，反应的离子方程式为H₂C₂O₄+2Fe³⁺=2Fe²⁺+2CO₂↑+2H⁺，故答案为：H₂C₂O₄+2Fe³⁺=2Fe²⁺+2CO₂↑+2H⁺；
（4）常温下Ksp（FeC₂O₄）=3.2×10^-7，可知1L水中含有3.2×10^-7molFeC₂O₄，质量为144g/mol×3.2×10^-7mol=4.608×10^-5g，则常温下FeC₂O₄溶解度约为4.608×10^-6g，故答案为：4.608×10^-6；
（5）氯气中含有硫酸根离子、草酸根离子，生成Cr（OH）₃后的溶液中存在两种主要副产物，为硫酸铵、草酸铵等，其化学式为（NH₄）₂SO₄、（NH₄）₂C₂O₄，
故答案为：（NH₄）₂SO₄、（NH₄）₂C₂O₄；
（6）Cr₂O₃与Al₂O₃的性质相似，则Cr₂O₃与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为Cr₂O₃+2NaOH=2NaCrO₂+H₂O，
故答案为：Cr₂O₃+2NaOH=2NaCrO₂+H₂O．

点评 本题考查物质的分离、提纯的综合应用，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，本题注重溶解度的计算、离子的检验、氧化还原反应等知识点，难度不大，离子的检验是高考的热点．