Question

【题目】以铬铁矿[Fe(CrO2)2]为原料可制备K2Cr2O7和金属铬。实验流程如下:

已知:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O。pH<3.0，CrO42-含量极小。

（1）写出铬铁矿焙烧转化为Na2CrO4的化学反应方程式:_____________________________________；焙烧时不能使用陶瓷容器的原因是________________________________________。

（2）加入稀硫酸后所得Na2Cr2O7溶液的pH应小于3.0，可用_________________测定溶液pH。

（3）操作①包括过滤和洗涤。实验室洗涤沉淀的操作是________________________________。

（4）Na2S的作用是①__________________________和②___________________________。

（5）Fe3+在pH为3.7时可完全转化为Fe(OH)3。在上述流程中所得Na2Cr2O7溶液中含有少量Fe3+。请结合下图有关物质的溶解度曲线，设计由Na2Cr2O7溶液制备K2Cr2O7固体的实验方案(实验中须选用的试剂:硫酸溶液、NaOH溶液、KCl固体、蒸馏水)____________________。

Answer 1

【答案】4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应 pH计 沿玻璃棒加水至浸设沉淀，待水自然滤出后重复2~3次 调节溶液的酸碱度 将重铬酸钠还原为氢氧化铬 ①向Na2Cr2O7溶液中加入适量NaOH溶液调节pH大于3.7，过滤；②向①中滤液加入硫酸溶液至pH小于3.0，再加入适量KCl固体，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥

【解析】

根据流程图可知，煅烧过程中，铬铁矿转化生成得到Na2CrO4、Fe2O3和CO2；溶解过滤得到含有杂质的Na2CrO4浸出液，调节溶液pH，过滤除去不溶性的物质，得到Na2CrO4溶液；向溶液中加入稀硫酸使CrO42-转化为Cr2O72--，得到Na2Cr2O7溶液；向Na2Cr2O7溶液中加入Na2S，Na2S调节溶液的酸碱度的同时将重铬酸钠还原为氢氧化铬；过滤、洗涤得到氢氧化铬沉淀，氢氧化铬受热分解得到氧化铬，氧化铬还原得到铬单质；向Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到K2Cr2O7。

（1）根据流程图可知，高温煅烧过程中，铬铁矿与纯碱、空气中氧气反应，转化生成Na2CrO4、Fe2O3和CO2，反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4

+8CO2；因陶瓷中含有二氧化硅，二氧化硅在高温下会与Na2CO3反应生成硅酸钠和二氧化碳。（2）要检测酸化操作中溶液的pH是否等于3．0，普通pH试纸只能测定溶液pH到整数，是近似测定，准确测定需要用pH计。而且该溶液是有色的强氧化剂，故不适宜用pH试纸测定其pH值。（3）实验室洗涤沉淀在过滤器中完成，洗涤沉淀的操作是沿玻璃棒向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然滤出后，重复操作2~3次。（4）向Na2Cr2O7溶液中加入Na2S，由于其有还原性、且其水解可以使溶液显碱性，故Na2S的作用是调节溶液的酸碱度、将重铬酸钠还原为氢氧化铬。（5）由Na2Cr2O7溶液制备K2Cr2O7固体的实验方案是先调节溶液pH，在pH为3.7时将Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，过滤，向滤液中加入硫酸溶液至pH小于3.0，以减少铬酸根离子；依据题给溶解度曲线可知，重铬酸钾的溶解度随温度变化较大，故向除杂后的溶液中加入KCl固体，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，通过复分解反应将Na2Cr2O7转化为溶解度更小的K2Cr2O7晶体。