Question

8．红矾钠（重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇•2H₂O）是重要的基本化工原料，应用领域十分广泛．
（1）实验室中红矾钠可用铬铁矿（主要成分：FeO．Cr₂O₃）利用以下过程来制取．

①步骤I中反应的化学方程式为：4FeO•Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂═8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂
该反应的化学平衡常数的表达式为$\frac{{c}^{8}（C{O}_{2}）}{{c}^{7}（{O}_{2}）}$．在常温下该反应速度极慢，下列措施中能使反应速率增大的是ABC．
A．升高温度  B．通入过量的空气  C．将原料粉碎  D．增加纯碱的用量
②步骤Ⅱ中所得溶液显碱性，其中除含有Na₂CrO₄外还含有铝、硅元素的化合物，它们的化学式可能是NaAlO₂、Na₂SiO₃．
③步骤Ⅲ需将溶液的pH调至7〜8并煮沸，其目的是除去A1O^-₂、SiO₃^2-等杂质．
④步骤IV中发生反应的离子方程式为2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O
（2）将红矾钠与KCl固体1：2（物质的量比）混合溶于水后经适当操作可得到K₂Cr₂O₇晶体，反应方程式为：Na₂CrO₄+2KCl═K₂Cr₂O₇+2NaCl（已知NaCl的溶解度受温度影响小，K₂Cr₂O₇的溶解度受温度影响大），基本实验步骤为：①溶解；②蒸发； ③趁热过滤 ④冷却、结晶，过滤，得到K₂Cr₂O₇晶体．

Answer 1

分析 （1）①化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
升高温度、增大氧气浓度、增大接触面积等可以加快反应速率；
②与氢氧化钠反应得到含有铝、硅元素的化合物，应是偏铝酸钠、硅酸钠；
③步骤Ⅲ需将溶液的pH调至7〜8并煮沸，使偏铝酸根、硅酸根转化为氢氧化铝、硅酸沉淀过滤除去；
④Na₂CrO₄与硫酸反应得到Na₂Cr₂O₇、Na₂SO₄；
（2）NaCl的溶解度受温度影响小，K₂Cr₂O₇的溶解度受温度影响大，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．

解答 解：（1）①步骤I中反应的化学方程式为：4FeO•Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂═8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂，该反应的化学平衡常数的表达式K=$\frac{{c}^{8}（C{O}_{2}）}{{c}^{7}（{O}_{2}）}$，
A．升高温度可以加快反应速率，故A正确；
B．通入过量的空气，增大氧气浓度，反应速率加快，故B正确；
C．将原料粉碎，增大反应物之间的接触面积，反应速率加快，故C正确；
D．增加纯碱的用量，不影响反应速率，故D错误，
故答案为：$\frac{{c}^{8}（C{O}_{2}）}{{c}^{7}（{O}_{2}）}$；ABC；
②与氢氧化钠反应得到含有铝、硅元素的化合物，应是NaAlO₂、Na₂SiO₃，
故答案为：NaAlO₂、Na₂SiO₃；
③步骤Ⅲ需将溶液的pH调至7～8并煮沸，NaAlO₂、Na₂SiO₃等杂质可以以沉淀的形式除去，
故答案为：除去A1O^-₂、SiO₃^2-等杂质；
④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，
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；
（2）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：蒸发； 趁热过滤．

点评 本题考查物质制备实验，注意根据各问题进行分析解答，涉及化学平衡常数、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．