Question

10．重铬酸钾是一种重要的氧化剂，工业上用铬铁矿（主要成分为FeO•Cr₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）为原料生产．实验室模拟工业法用铬铁矿制重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的主要工艺流程如下：

已知：
①6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃═12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O；
②高温下，Fe₂O₃与纯碱反应生成NaFeO₂，NaFeO₂能强烈水解生成沉淀．
③2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O
试回答下列问题：
（1）过滤操作中所用玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗．
（2）高温下，铬铁矿中Al₂O₃、SiO₂均能和纯碱反应，且反应类似．
写出SiO₂与纯碱反应的化学方程式：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Na₂SiO₂+CO₂↑．
写出Al₂O₃与纯碱反应的化学方程式：Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．
（3）流程中水浸生成的沉淀是Fe（OH）₃（填化学式）；调节pH=7～8的目的是使NaAlO₂和Na₂SiO₃发生水解而生成Al（OH）₃和H₂SiO₃沉淀而除去．
（4）写出Na₂Cr₂O₇反应生成K₂Cr₂O₇的化学反应方程式
（5）称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液．取出25.00ml于碘量瓶中，加入10mL 2mol•L^-1H₂SO₄溶液和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr³⁺），放于暗处5min，加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol•L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
①判断达到滴定终点的依据是当滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，溶液蓝色褪去，而且半分钟内不恢复即达终点；
②若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液40.00mL，则所得产品中重铬酸的纯度是94.1%（假设整个过程中其他杂质不参与反应，保留一位小数）．

Answer 1

分析 铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）加纯碱、NaOH和KClO₃在高温下反应，生成Na₂CrO₄和Fe₂O₃，Al₂O₃、SiO₂和纯碱反应生成NaAlO₂和Na₂SiO₃，Fe₂O₃与纯碱反应生成NaFeO₂，NaFeO₂能强烈水解生成Fe（OH）₃沉淀，过滤，滤渣为FeOH）₃，调节pH7～8使NaAlO₂和Na₂SiO₃转化为沉淀，酸化CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，加KCl浓缩结晶过滤得到K₂Cr₂O₇，
（1）根据过滤操作分析；
（2）高温下SiO₂与纯碱反应生成硅酸钠和二氧化碳；高温下氧化铝与纯碱反应生成偏铝酸钠和二氧化碳；
（3）根据流程分析，水浸生成的沉淀是Fe（OH）₃，调节pH7～8使NaAlO₂和Na₂SiO₃转化为沉淀；
（4）利用溶解度不同Na₂Cr₂O₇与KCl反应生成K₂Cr₂O₇和NaCl；
（5）①碘遇淀粉变蓝色，到达终点时，碘完全反应，蓝色褪去；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，以此计算，再求出质量和重铬酸钾的纯度．

解答 解：（1）过滤操作用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗；故答案为：漏斗；
（2）SiO₂与纯碱反应生成硅酸钠和二氧化碳，则化学方程式为SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Na₂SiO₂+CO₂↑，
Al₂O₃与SiO₂一样与Na₂CO₃反应，则Al₂O₃是作为酸性氧化物参与反应，生成偏铝酸钠，则反应的方程式为：Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
故答案为：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Na₂SiO₂+CO₂↑；Na₂CO₃+Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
（3）根据流程分析可知水浸生成的沉淀是Fe（OH）₃，调节pH=7～8是使Na₂SiO₃、NaAlO₂发生水解反应而生成Al（OH）₃和H₂SiO₃沉淀而除去杂质；
故答案为：Fe（OH）₃；使NaAlO₂和Na₂SiO₃发生水解而生成Al（OH）₃和H₂SiO₃沉淀而除去；
（4）利用溶解度不同Na₂Cr₂O₇与KCl反应生成K₂Cr₂O₇和NaCl，反应的方程式为：Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇+2NaCl；
故答案为：Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇+2NaCl；
（5）①该滴定的原理是用碘化钾还原重铬酸钾，生成的I₂使淀粉变蓝色，然后用Na₂S₂O₃滴定生成的I₂，因此终点现象是当滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，溶液蓝色褪去，而且半分钟内不恢复即达终点；
故答案为：当滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液，溶液蓝色褪去，而且半分钟内不恢复即达终点；
②由Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- 可知，
存在Cr₂O₇^2-～6S₂O₃^2-，
   1                  6
   n     0.1200×40×10^-3mol
则250ml含重铬酸钾的物质的量为n=$\frac{0.1200×40×10{\;}^{-3}mol}{6}$×10，
则所得产品中重铬酸钾纯度为$\frac{0.1200×40×10{\;}^{-3}×10×294}{6×2.5000}$×100%=94.1%，
故答案为：94.1%．

点评 本题考查混合物的分离、提纯，明确流程中操作的目的是解答的关键，注意利用反应方程式中各物质之间的关系计算，（5）为解答的难点，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．