Question

重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇?2H₂O）俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途．我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO?Cr₂O₃，还含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：

①中涉及的主要反应有：
主反应：4FeO?Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂

△  .

8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
副反应：SiO₂+Na₂CO₃

△  .

Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃

△  .

2NaAlO₂+CO₂↑
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Mg（OH）2	Cr（OH）3
完全沉淀时溶液pH	4.7	3.7	11.2	5.6

试回答下列问题：
（1）“①”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是

 

．两个副反应均为吸热反应，但在高温下均能自发进行，其原因是

 

．
（2）“③”中调节pH至4.7，目的是

 

．
（3）“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，请写出该平衡转化的离子方程式：

 

．
（4）“⑦”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，依据是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：以铬铁矿为原料制备重铬酸钠，铬铁矿经煅烧、水浸之后除去生成的氧化铁，调节pH至4.7，除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-；经酸化、蒸发结晶后后可生成重铬酸钠．
（1）固体反应物在搅拌时可充分接触而反应；依据自发进行的反应判断依据是△H-T△S＜0；
（2）氧化铁不溶于水，铬铁矿经煅烧、水浸之后除去生成的氧化铁，副反应中生成Na₂SiO₃、NaAlO₂等杂质；
（3）CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-在酸性条件下与H⁺离子反应生成Cr₂O₇^2-；
（4）冷却结晶的方法是冷却热饱和溶液，溶质溶解度减小析出晶体；

解答： 解：（1）固体反应物在搅拌时可充分接触而加快反应速率，两个副反应均为吸热反应，△H＞0，但在高温下均能自发进行，依据反应前后气体变化可知，反应过程中生成气体，说明△S＞0；
故答案为：使反应物接触更充分，加快反应速率；有气体生成，△S＞0；
（2）氧化铁不溶于水，铬铁矿经煅烧、水浸之后除去生成的氧化铁，副反应中生成Na₂SiO₃、NaAlO₂等杂质，调节pH至4.7，可生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀过滤除去，
故答案为：除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-；
（3）CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-在酸性条件下与H⁺离子反应生成Cr₂O₇^2-，该反应为可逆反应，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；
（4）冷却结晶的方法是冷却热饱和溶液，溶质溶解度减小析出晶体，“⑦”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，红矾钠的溶解度随温度的降低而减小；
故答案为：红矾钠的溶解度随温度的降低而减小．

点评：本题考查了流程分析应用，作为反应流程题，本题思路比较清晰，题项设置简单．（1）搅拌便于物质充分接触而反应；（2）中难以回答到位，要从副反应考虑，Na₂SiO₃、NaAlO₂作为杂质要除去，不能局限于表格；（3）是平衡，2CrO₄^2-+2H^+?Cr₂O₇^2-+H₂O；（4）结晶法得到溶质晶体的实验方法的分析应用，题目难度中等．