Question

5．红矾钠（重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇•2H₂O）是重要的基本化工原料，在印染工业、电镀工业和皮革工业中作辅助剂，在化学工业和制药工业中也可做氧化剂，应用领域十分广泛．实验室中红矾钠可用一种铬铁矿（主要成分：FeO•Cr₂O₃，还含有少量的Al₂O₃）通过以下图1过程来制取．
回答下列问题：

（1）步骤Ⅰ中反应化学方程式为4FeO₂•Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂（g）═8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂（g）．
①在实验室，步骤Ⅰ应在铁（填“陶瓷”或“铁”）坩埚中完成．
②在常温下该反应速率极慢，下列措施中能使反应速率增大的是AC（填字母）．
A．将原料粉碎　B．增加纯碱的用量　C．升高温度
（2）步骤Ⅱ中NaOH的作用是Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O（用化学反应方程式表示）．
（3）步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；反应完成的标志是溶液由黄色变成橙色．
（4）利用下面的复分解反应，将红矾钠与KCl固体按1：2物质的量之比混合溶于水后经适当操作可得到K₂Cr₂O₇晶体：Na₂Cr₂O₇+2KCl═K₂Cr₂O₇+2NaCl（已知：温度对氯化钠的溶解度影响很小，对重铬酸钾的溶解度影响较大）基本实验步骤为①溶解；②蒸发；③过滤；④冷却，结晶，再过滤得K₂Cr₂O₇晶体．其中③应在高温（填“高温”或“低温”）条件下进行．

Answer 1

分析 铬铁矿（主要成分：FeO•Cr₂O₃，还含有少量的Al₂O₃）氧化后亚铁离子被氧化为铁离子，铬离子被氧化为+4价Na₂CrO₄，加入氢氧化钠溶液浸取，铁离子沉淀，氧化铝溶解生成偏铝酸钠，通过调节溶液PH，NaAlO₂等杂质可以以沉淀的形式除去，水浸过滤后得到Na₂CrO₄溶液，加入硫酸酸化反应为：2Na₂CrO₄+H₂SO₄?Na₂SO₄+Na₂Cr₂O₇+H₂O，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到晶体，以此解答该题．

解答 解：（1）①熔融状态下碳酸钠与二氧化硅等反应，可导致瓷坩埚炸裂，应在铁坩埚中进行，故答案为：铁；
②增大反应速率，可增大固体表面积、升高温度，由于为固体，则加入固体的量浓度不变，不影响速率，故答案为：AC；
（2）步骤II中加入NaOH溶液时氧化铝和氢氧化钠反应：2NaOH+Al₂O₃=2NaAlO₂+H₂O，除去氧化铝，NaAlO₂等杂质可以以沉淀的形式除去，水浸过滤后得到Na₂CrO₄溶液，
故答案为：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；
（3）该步骤是CrO₄^2-到Cr₂O₇^2-的转化，反应的离子方程式为：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，现象是溶液由黄色变成橙色，
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；溶液由黄色变成橙色；
（4）NaCl的溶解度受温度影响小，K₂Cr₂O₇的溶解度受温度影响大，分离NaCl、K₂Cr₂O₇，将混合物溶解后，先蒸发浓缩析出NaCl，趁热过滤防止K₂Cr₂O₇晶体，滤液经过冷却结晶、过滤得到K₂Cr₂O₇晶体，
故答案为：②蒸发；③过滤；高温．

点评 本题考查物质制备实验，为高频考点，注意根据各问题进行分析解答，涉及化学反应速率影响因素、物质的分离提纯，注意理解利用溶解度进行物质的分离，充分考查学生的分析、理解能力及化学实验能力，难度中等．