Question

【题目】以铬铁矿(含FeO·Cr2O3、Al2O3、SiO2等)为原料制备二草酸铬钾的实验步骤如图：

回答下列问题：

(1)“熔融”的装置如图，坩埚W的材质可以是________(填“铁”“陶瓷”或“玻璃”)；FeO·Cr2O3与KClO3及Na2CO3发生反应，生成Fe2O3、KCl、Na2CrO4和CO2的化学方程式为_______________。

(2)熔融后的固体中含Na2CrO4、Fe2O3、Na2SiO3、NaAlO2、KCl等，步骤①的具体步骤为水浸，过滤，调pH为7~8，加热煮沸半小时，趁热过滤。第一次过滤滤渣中的主要成分为________，“调pH为7~8，加热煮沸半小时”的目的是__________。

(3)步骤②需加入酸，则加入稀硫酸时发生反应的离子方程式为________。

(4)步骤④包含的具体操作有____，经干燥得到K2Cr2O7晶体。(有关物质的溶解度曲线如图所示)

(5)步骤⑤需往两种固体混合物中加入一滴水及少量酒精研磨，所用的硅酸盐质仪器的名称是________。

(6)采用热重分析法测定K[Cr(C2O4)2]·nH2O样品所含结晶水数目，将样品加热到80℃时，失掉全部结晶水，失重16.8%。K[Cr(C2O4)2]·nH2O晶体中n=____。

Answer 1

【答案】铁 Fe2O3、Fe(OH)3 使AlO2-、SiO32-水解为Al(OH)3和H2SiO3，过滤除去 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O 加热浓缩、冷却结晶、过滤并洗涤 研钵 3

【解析】

铬铁矿(含FeO·Cr2O3、Al2O3、SiO2等)，与KClO3 及NaOH、Na2CO3发生反应，熔融后的固体中含Na2CrO4、Fe2O3、Na2SiO3、NaAlO2、KCl及NaFeO2 等，主要的反应为：，水浸，过滤，调pH为7-8，加热煮沸半小时，趁热过滤，除去不溶的Fe2O3以及反应NaFeO2+2H2O═Fe(OH)3↓+NaOH生成的Fe(OH)3沉淀，滤液含有Na2CrO4、Na2SiO3、NaAlO2、KCl及等，再调节pH除去Na2SiO3、NaAlO2，得到含有Na2CrO4、KCl的溶液，加入稀硫酸发生反应：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，加入KCl，Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤并洗涤沉淀得到K2Cr2O7，加入草酸晶体和无水乙醇得到产品K[Cr(C2O4)2]·nH2O。

(1)高温下陶瓷或玻璃中的SiO2会与NaOH及Na2CO3发生反应；由流程分析可知6FeOCr2O3、Na2CO3和KClO3在加热条件下生成Na2CrO4、Fe2O3、KCl和CO2，结合质量守恒写出发生反应的化学方程式；

(2)熔渣中的Fe2O3和生成的Fe(OH)3均不溶于水；根据盐的水解反应是吸热反应，从平衡移动角度分析；

(3)根据流程，酸化时，CrO42-→Cr2O72-，结合电荷守恒和原子守恒写出发生反应的离子方程式；

(4)根据溶解度随温度变化情况，选择结晶方法；

(5)结合常用仪器的性能判断；

(6)根据K[Cr(C2O4)2]·nH2O中水的质量分析为16.8%，即=0.168计算。

(1)高温下陶瓷或玻璃仪器中的SiO2会与NaOH及Na2CO3发生反应，因此应选用铁坩埚；

由流程中的产物及已知条件可知反应方程式为；

(2)根据分析第一次过滤的滤渣为熔渣中的Fe2O3以及反应NaFeO2+2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH生成的Fe(OH)3；由于NaAlO2、Na2SiO3是强碱弱酸盐，在溶液中存在水解平衡，水解产生Al(OH)3、H2SiO3，由于盐的水解反应是吸热反应，根据温度对盐的水解的影响，“调pH为7－8，加热煮沸半小时”的目的是使AlO2-、SiO32-水解为Al(OH)3和H2SiO3，过滤除去；

(3)根据流程，酸化时，CrO42-→Cr2O72-，结合电荷守恒和原子守恒，可得发生反应的离子方程式2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；

(4)依据溶解度曲线，步骤④包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶，过滤并洗涤，经干燥得到K2Cr2O7晶体；

(5)实验室研磨固体时，所用硅酸盐质仪器为研钵；

(6) K[Cr(C2O4)2]·nH2O的相对分子质量为267+18n，由题意知=0.168，解得n=3。