Question

4．以铬铁矿（FeCr₂O₄）为原料利用铝热法冶铁金属铬的主要流程如图所示．

（1）铬酸（H₂Cr₂O₇）可用于彩色玻璃的生产中，则CrO₃属于酸性氧化物（填“酸性氧化物”或“碱性氧化物”）．
（2）步骤Ⅱ焙烧时发生反应的化学方程式为4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂．
（3）步骤Ⅲ滤渣的主要成分为Fe₂O₃（填化学式）．
（4）为防止步骤Ⅳ中形成Cr（OH）₃胶体，采用将硫粉分次加入的方法，其目的是减慢（填“加快”或“减慢”）反应速率；步骤Ⅳ反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为3：4．
（5）步骤Ⅵ煅烧的化学方程式为2Cr（OH）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Cr₂O₃+3H₂O．
（6）为了使反应自动进行，Ⅶ中加入的“发热剂”可以是a（填字母）．
a．KClO₃       b．NaCl      c．Al₂O₃        d．碱石灰
（7）某工厂用该工艺冶炼金属铬时，10t的混料中铬铁矿的含量为67.2%，步骤Ⅰ铬的损耗率为5%，步骤Ⅱ铬的损耗率为8%，其余各步铬的损耗率为5%，则最终得到铬的质量为2.59（保留两位小数）t．

Answer 1

分析 以铬铁矿（FeCr₂O₄）为原料利用铝热法冶铁金属铬，铬铁矿加入纯碱通入空气焙烧后加入水浸取过滤得到红棕色滤渣为氧化铁，滤液中加入硫粉和水蒸气还原Na₂CrO₄，为防止步骤Ⅳ中形成Cr（OH）₃胶体，采用将硫粉分次加入的方法减慢反应速率，过滤得到氢氧化铬和硫代硫酸钠溶液，灼烧氢氧化铬分解得到氧化铬，氧化铬和金属铝混合加热瓦发生铝热反应生成Cr，
（1）铬酸（H₂Cr₂O₇）对应铬元素化合价+6价，CrO₃属于铬酸的酸酐为酸性氧化物；
（2）步骤Ⅱ焙烧时发生反应是FeCr₂O₄）和碳酸钠、氧气高温加热生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、CO₂；
（3）红棕色滤渣为氧化铁；
（4）将硫粉分次加入的方法是减慢反应速率，步骤Ⅳ反应是Na₂CrO₄、S、H₂O反应生成Cr（OH）₃、Na₂S₂O₃，结合电子守恒计算；
（5）氢氧化铬受热分解生成氧化铬和水；
（6）该反应原理是铝热反应，首先镁条起引燃作用，KClO₃在高温下分解放出氧气，使镁条在氧气中燃烧放出大量热量为铝热反应提供热量；
（7）m（Cr）始=10t×67.2%×$\frac{52×2}{56+52×2+16×4}$=3.12t，已知步骤Ⅰ铬的损耗率为5%，步骤Ⅱ铬的损耗率为8%，其余各步铬的损耗率为5%，结合元素守恒计算．

解答 解：以铬铁矿（FeCr₂O₄）为原料利用铝热法冶铁金属铬，铬铁矿加入纯碱通入空气焙烧后加入水浸取过滤得到红棕色滤渣为氧化铁，滤液中加入硫粉和水蒸气还原Na₂CrO₄，为防止步骤Ⅳ中形成Cr（OH）₃胶体，采用将硫粉分次加入的方法减慢反应速率，过滤得到氢氧化铬和硫代硫酸钠溶液，灼烧氢氧化铬分解得到氧化铬，氧化铬和金属铝混合加热瓦发生铝热反应生成Cr，
（1）铬酸（H₂Cr₂O₇）对应铬元素化合价+6价，CrO₃属于铬酸的酸酐，溶于水生成铬酸，能和碱反应生成盐和水为酸性氧化物，
故答案为：酸性氧化物；
（2）步骤Ⅱ焙烧时发生反应是FeCr₂O₄）和碳酸钠、氧气高温加热生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、CO₂，其中铁元素化合价+2价变化为+3价，铬元素化合价+3价变化为+6价，氧元素化合价0价变化为-2价，电子守恒配平得到反应的化学方程式为：4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂，
故答案为：4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂；
（3）步骤Ⅱ所得产物分析可知肼步骤Ⅲ浸取过滤后，钠盐溶于水，氧化铁为红棕色滤渣，红棕色滤渣为氧化铁，化学式为：Fe₂O₃，
故答案为：Fe₂O₃；
（4）将硫粉分次加入的方法是减慢反应速率，防止步骤Ⅳ中形成Cr（OH）₃胶体，步骤Ⅳ反应是Na₂CrO₄、S、H₂O反应生成Cr（OH）₃、Na₂S₂O₃，结合电子守恒计算，硫元素化合价0价变化为+2价，S为还原剂总共化合价升高4价，铬元素化合价+6价被还原为+3价，则Na₂CrO₄是氧化剂个元素化合价共降低3价，n（氧化产物）：n（还原产物）=n（还原剂）：n（氧化剂）=3：4，
故答案为：减慢；3：4；
（5）氢氧化铬受热分解生成氧化铬和水，反应的化学方程式为：2Cr（OH）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Cr₂O₃+3H₂O，
故答案为；2Cr（OH）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Cr₂O₃+3H₂O；
（6）该反应原理是铝热反应，首先镁条起引燃作用，KClO₃在高温下分解放出氧气，使镁条在氧气中燃烧放出大量热量为铝热反应提供热量，铝粉将铬元素从化合物中置换出来，所以镁条和氯酸钾提供反应所需的热量，Ⅶ中加入的“发热剂”可以是KClO₃，
故答案为：a；
（7）m（Cr）始=10t×67.2%×$\frac{52×2}{56+52×2+16×4}$=3.12t，已知步骤Ⅰ铬的损耗率为5%，步骤Ⅱ铬的损耗率为8%，其余各步铬的损耗率为5%，结合元素守恒计算，
m（Cr）终=3.12t×95%×92%×955=2.59t，
故答案为：2.59．

点评 本题考查了物质分离提纯、物质性质、除杂过程分析判断、氧化还原反应、铝热反应等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．