Question

20．重铬酸钾用途极广．铬铁矿的主要成分为FeO•Cr₂O₃，含有SiO₂、Al₂O₃等杂质．以铬铁矿为原料制备K₂Cr₂O₇晶体的过程如图所示：

已知：
①NaFeO₂遇水强烈水解       
 ②Cr₂O₇^2-+H₂O=2CrO₄^2-+2H⁺
请回答：
（1）锻烧铬铁矿的主要反应的化学方程式是4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O．
（2）滤液I的成分除NaOH、Na₂CrO₄外，还含有NaAlO₂、Na₂SiO₃（填化学式）；滤渣I中有红褐色物质，生成该物质的反应的离子方程式是FeO₂^-+2H₂O=OH^-+Fe（OH）₃↓．
（3）由滤液2转化为Na₂Cr₂O₇溶液应加入的试剂是（稀）硫酸．
（4）向Na₂Cr₂O₇溶液加入K₂SO₄固体，发生复分解反应而制得K₂Cr₂O₇．生成K₂Cr₂O₇晶体的过程是：加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．试简述此法能够制得K₂Cr₂O₇晶体的原因：同温下K₂Cr₂O₇晶体的溶解度小于Na₂Cr₂O₇；洗涤时应选用A（选填字母）；
A．蒸馏水    B．稀硫酸        C．饱和K₂SO₄溶液
如何检验晶体已经洗涤干净：取最后一次洗涤液少许于试管中，加BaCl₂溶液，如无白色沉淀，则已洗涤于净．

Answer 1

分析 铬铁矿通过焙烧，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、Na₂SiO₃、NaOH和NaAlO₂的混合体系，然后加水溶解得固体氢氧化铁和溶液Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH、NaAlO₂，再调节溶液的pH，使偏铝酸盐完全沉淀，硅酸盐完全沉淀；继续调节溶液的pH使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，最后向所得溶液中加入氯化钾，生成溶解度极小的K₂Cr₂O₇，
（1）铬铁矿主要成分为FeO•Cr₂O₃，通过焙烧，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂；
（2）依据流程图和题干反应分析判断发生的反应及滤液1的成分；
（3）铬酸根在酸性条件下可以转化为重铬酸根；
（4）晶体由转化为溶解度小的转化为溶解度更小的；为不引入杂质硫酸根，用水洗涤；晶体表面附着硫酸根离子，检验洗涤液中是否含有硫酸根即可检验晶体是否洗净．

解答 解：（1）铬铁矿主要成分为FeO•Cr₂O₃，通过焙烧，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂，反应为：4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
故答案为：4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
（2）铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr₂O₃，还含有SiO₂、Al₂O₃等杂质，加入氧气和氢氧化钠，发生反应为：
①4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH $\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
②2NaOH+Al₂O₃$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$2NaAlO₂+H₂0；
③2NaOH+SiO₂$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$Na₂SiO₃+H₂0；
水浸发生NaFeO₂的水解：FeO₂^-+2H₂O=OH^-+Fe（OH）₃↓；操作Ⅰ是过滤，得到滤渣1为Fe（OH）₃；滤液1中含Na₂CrO₄、Na₂SiO₃、NaOH和NaAlO₂；
故答案为：NaAlO₂、Na₂SiO₃；FeO₂^-+2H₂O=OH^-+Fe（OH）₃↓；
（3）根据题目信息：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，所以滤液2中的铬酸钠转化为Na₂Cr₂O₇溶液应采取的措施是加硫酸酸化，加入酸，氢离子浓度增大，平衡左移，作用是使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-；
故答案为：（稀）硫酸；
（4）同温下K₂Cr₂O₇晶体的溶解度小于Na₂Cr₂O₇，故向Na₂Cr₂O₇溶液加入K₂SO₄固体，发生复分解反应而制得K₂Cr₂O₇，为不引入杂质硫酸根，用水洗涤，晶体表面附着硫酸根离子，检验洗涤液中是否含有硫酸根即可检验晶体是否洗净，故方法为：取最后一次洗涤液少许于试管中，加BaCl₂溶液，如无白色沉淀，则已洗涤于净；
故答案为：同温下K₂Cr₂O₇晶体的溶解度小于Na₂Cr₂O₇；A；取最后一次洗涤液少许于试管中，加BaCl₂溶液，如无白色沉淀，则已洗涤于净．

点评 本题考查了物质制备流程和方案的分析判断，物质性质的应用，题干信息的分析理解，操作步骤的注意问题和基本操作方法是解题关键，题目难度较大．