Question

【题目】铬铁矿主要成分为FeO、Cr2O3，含有SiO2、Al2O3等杂质。工业上用铬铁矿制备红矾钠晶体(Na2Cr2O7)的流程如图所示:

(1)步骤①的主要反应为FeO·Cr2O3+O2+NaOH Na2CrO4+NaFeO2+H2O，该反应配平后FeO·Cr2O3与O2的系数比为___________。该步骤是在坩埚中进行煅烧，可用此坩埚材料的是______________(填标号)。

A.铁 B.氧化铝 C.石英 D.陶瓷

(2)步聚①煅烧反应极慢，需要升温至NaOH呈熔融状态，反应速率才加快，其原因是____________________________________________________。

(3)步骤②中NaFeO2会强烈水解生成氢氧化铁沉淀，反应的化学方程式为________________。

(4)将五份滤液1分别在130℃蒸发1小时，各自冷却到不同温度下结晶，保温过滤，所得实验数据如下表。根据数据分析，步骤③的最佳结晶温度为___________℃。

结晶温度/℃	Na2CrO4粗晶中各物质含量/%
	Na2CrO4 4H2O	NaOH	NaAlO2	Na2SiO3
30	52.45	29.79	8.69	12.21
40	68.81	20. 49	8.46	10.84
50	60.26	27. 96	10.36	9.32
60	50.74	29.66	10.40	12.25
70	46.77	33.06	8.10	6.48

(5)步骤④中滤渣3的成分是_____________(写化学式)。

(6)若该流程中铬元素完全转化为红矾钠晶体，则该铬铁矿中铬元素的质量分数为____________(用含m1、m2的代数式表示)。

Answer 1

【答案】 4:7 A 熔融后增大了反应物的接触面积 NaFeO2+2H2O==Fe(OH)3↓+NaOH 40 AI(OH)3、H2SiO3(或H4SiO4) [52m2/131m1]×100%

【解析】试题(1)根据得失电子守恒计算FeO·Cr2O3与O2的系数比；步骤①在坩埚中进行煅烧的物质含有强碱氢氧化钠，氢氧化钠能和二氧化硅反应；(2)根据影响反应速率的因素分析；(3) NaFeO2强烈水解，生成氢氧化铁沉淀，根据质量守恒可知还应有NaOH；（4）根据五份滤液1分别在130℃蒸发1小时，各自冷却到不同温度下结晶，所得实验数据分析，步骤③的最佳结晶温度为40℃，此时Na2CrO4粗晶中得到的Na2CrO4 4H2O含量最高；（5）步骤④为调节溶液的pH，使偏铝酸盐完全转化为氢氧化铝沉淀，硅酸盐完全沉淀，分离出Na2CrO4，据此分析解答；（6）依据铬元素质量守恒，计算该铬铁矿中铬元素的质量分数；

解析：(1)1mol FeO·Cr2O3失电子7mol，1molO2得电子4mol，根据得失电子守恒，FeO·Cr2O3与O2的系数比为4:7；A．铁坩埚含有铁，铁与氢氧化钠不反应，故A正确；B．三氧化二铝能和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故B错误； C．石英中含有二氧化硅，二氧化硅能和氢氧化钠反应，故C错误； D．陶瓷中含有二氧化硅，二氧化硅能和氢氧化钠反应，故D错误；故选A。(2) NaOH熔融后与FeO·Cr2O3接触面积增大，所以反应速率加快；(3) NaFeO2强烈水解，生成氢氧化铁沉淀，根据质量守恒可知还应有NaOH，反应方程式是NaFeO2+2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH；（4）步骤③的目的：将滤液1在130℃蒸发1小时，冷却到结晶，比较所得实验数据，40℃，此时Na2CrO4粗晶中得到的Na2CrO4 4H2O含量最高，所以步骤③的最佳结晶温度为40℃；（5）滤液1含有Na2CrO4、Na2SiO3、NaOH、NaAlO2，再调节溶液的pH，使偏铝酸盐完全转化为氢氧化铝沉淀，硅酸盐完全转化为H2SiO3（或H4SiO4）沉淀，滤液为Na2CrO4，滤渣3的成分是Al(OH)3、H2SiO3；（6）最终得到m2kg红矾钠（Na2Cr2O7），含铬n（Cr）= ，则该铬铁矿中铬元素的质量分数为： 。