Question

16．铬铁矿的主要成分为FeO•Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，以铬铁矿为原料制备（K₂Cr₂O₇）的工艺如下（部分操作和条件略）．

已知：①NaFeO₂遇水强烈水解   ②Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺
请根据题意回答下列问题：
（1）煅烧铬铁矿生成Na₂CrO₄和NaFeO₂反应的化学方程式是4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
（2）滤液1的溶质除Na₂CrO₄外，还含有NaAlO₂、NaOH（填化学式，下同），滤渣1的成分是MgO、Fe（OH）₃．
（3）向滤液2中继续加入醋酸调pH＜5，其目的是加入酸，c（H⁺）增大，Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺平衡左移，使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-．
（4）酸性溶液中过氧化氢能使Cr₂O₇^2-变成蓝色的CrO₅，其分子结构为，该反应
可用来检验Cr₂O₇^2-的存在．写出反应的离子方程式Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O，该反应不属于（填“属于”或“不属于”）氧化还原反应．
（5）称取重铬酸钾试样5.00g配成250mL溶液，取出25mL，加入10mL 2mol•L^-1 H₂SO₄和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr³⁺），加入几滴淀粉溶液做指示剂，用0.30mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液30.00mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为88.2%．（保留3位有效数字，K₂Cr₂O₇的摩尔质量为294g/mol）

Answer 1

分析 铬铁矿中主要有FeO•Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，加入氢氧化钠固体和氧气通过焙烧，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合体系，因为NaFeO₂遇水强烈水解，加水溶解得固体MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂，再调节溶液的pH，使偏铝酸盐完全沉淀，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）根据Na₂CrO₄和NaFeO₂的性质，铬元素由+3价升到+6价，铁元素由+2价升高到+3价，氧元素化合价降低，根据氧化还原反应化合价升降守恒配平；
（2）加入氢氧化钠固体和氧气通过焙烧，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合体系，因为NaFeO₂遇水强烈水解，加水溶解得固体MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂；
（3）Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，加大氢离子浓度使反应平衡逆向移动，将CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-；
（4）过氧化氢能使Cr₂O₇^2-变成蓝色的CrO₅，根据电荷守恒和原子守恒配平，根据结构可知，元素化合价没有变化；
（5）根据反应Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 中碘单质的性质选择指示剂，利用关系式Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-进行计算．

解答 解：铬铁矿中主要有FeO•Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，加入氢氧化钠固体和氧气通过焙烧，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合体系，因为NaFeO₂遇水强烈水解，加水溶解得固体MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂，再调节溶液的pH，使偏铝酸盐完全沉淀，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）根据Na₂CrO₄和NaFeO₂的性质，铬元素由+3价升到+6价，铁元素由+2价升高到+3价，氧元素化合价降低，反应的方程式为4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，
故答案为：4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O；
（2）加入氢氧化钠固体和氧气通过焙烧，生成Na₂CrO₄、NaFeO₂、MgO、NaOH和NaAlO₂的混合体系，因为NaFeO₂遇水强烈水解，加水溶解得固体MgO、Fe（OH）₃，溶液Na₂CrO₄、NaOH、NaAlO₂；滤液1的成分除Na₂CrO₄外，还含有NaOH、NaAlO₂，滤渣1为MgO、Fe（OH）₃，
故答案为：NaAlO₂、NaOH；MgO、Fe（OH）₃；
（3）Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，向滤液2中继续加入醋酸调pH＜5，加大氢离子浓度使反应平衡逆向移动，将CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，
故答案为：加入酸，c（H⁺）增大，Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺平衡左移，使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-；
（4）过氧化氢能使Cr₂O₇^2-变成蓝色的CrO₅，根据电荷守恒和原子守恒知方程式为Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O，因为CrO₅的分子结构为，总共形成了6个键，说明Cr元素的化合物价没有发生改变，过氧化氢的化合价也没改变，故不属于氧化还原反应，
故答案为：Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O；不属于；
（5）根据反应Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 中碘单质的产生于消耗情况选择淀粉作为指示剂，当溶液由蓝色恰好变为无色且半分钟不回复原来的颜色，说明达到了滴定终点，由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在
    Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，
     1       6
     n       0.30×0.030mol
则250ml含重铬酸钾的物质的量为n=$\frac{0.30×0.030mol}{6}$×10，则所得产品中重铬酸钾纯度为$\frac{0.30×0.030mol×10×294}{6×5.00}$×100%=88.2%，
故答案为：淀粉；88.2%．

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，注意利用关系式进行计算，题目难度较大．