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11.某Cr2O3样品中含有少量Al2O3、MgO等杂质.实验室以此样品为主要原料制取重铭酸钾(K2Cr2O7)的流程如下:

已知:2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O.
(1)上述氧化过程中,若将1mol Cr2O3转化成Na2CrO4,消耗氧气的体积(标准状况)是33.6L.
(2)酸化1中为确保溶液中Al3+、AlO2-浓度均不超过10-6 mol•L-1,需调节溶液pH值的范围是5~8.
已知:Al(OH)3(s)?H++AlO2-+H2O的K=1×10-14;Kap[Al(OH)3]=1×10-33
(3)酸化2后所得溶液加入KCl发生复分解反应,该反应能发生的原因是K2Cr2O7 溶解度小于Na2Cr2O7
(4)称取重铬酸钾试样2.40g配成250mL溶液,取出25.00mL于碘量瓶中,加入稀硫酸和足量碘化钾(铬被还原为Cr3+)并放于暗处6min左右,然后加入适量水和数滴淀粉指示剂,用0.24mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点(发生反应:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,杂质不参与反应),共用去Na2S2O3标准溶液20.00mL.求所得产品中重铬酸钾的质量分数(写出计算过程).

分析 流程分析可知,某Cr2O3样品中含有少量Al2O3、MgO等杂质,反应器中加入纯碱和氧气,将 Cr2O3转化成Na2CrO4,浸取过滤得到滤液调节溶液PH除去铝和镁离子,过滤得到Na2CrO4溶液,酸化后加入氯化钾浓缩过滤干燥得到重铬酸钾,
(1)若将1mol Cr2O3转化成Na2CrO4,消耗氧气的体积依据电子守恒计算;
(2)依据电离平衡常数和溶度积常数计算所需溶液的PH范围;
(3)操作中加入KCl的原因温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大;
(4)依据反应过程得到反应的关系式K2Cr2O7~3I2~6Na2S2O3计算产品中重铬酸钾的质量分数.

解答 解:流程分析可知,某Cr2O3样品中含有少量Al2O3、MgO等杂质,反应器中加入纯碱和氧气,将 Cr2O3转化成Na2CrO4,浸取过滤得到滤液调节溶液PH除去铝和镁离子,过滤得到Na2CrO4溶液,酸化后加入氯化钾浓缩过滤干燥得到重铬酸钾,
(1)若将1mol Cr2O3转化成Na2CrO4,Cr2O3~2Na2CrO4~6e-,O2~4e-
得到2Cr2O3~3O2~12e-
    2       3
    1mol    1.5mol
消耗标准状况下氧气的体积=1.5mol×22.4L/mol=33.6L,
故答案为:33.6;
(2)依据电离平衡常数和溶度积常数计算所需溶液的PH范围,
Al(OH)3(s)?H++AlO2-+H2O的K=c(AlO2-)×c(H+)=1×10-14,c(H+)=10-8mol/L,溶液PH=8,
Kap[Al(OH)3]=c(Al3+)×c3(OH-)=1×10-33 ,c(OH-)=10-9mol/L,c(H+)=10-5mol/L,溶液PH=5,
酸化1中为确保溶液中Al3+、AlO2-浓度均不超过10-6 mol•L-1,需调节溶液pH值的范围是5~8,
故答案为:5~8;
(3)操作中加入KCl的原因温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,K2Cr2O7 溶解度小于Na2Cr2O,利用复分解反应,可得到重铬酸钾;
故答案为:K2Cr2O7 溶解度小于Na2Cr2O7
(4)称取重铬酸钾试样2.40g配成250mL溶液,取出25.00mL于碘量瓶中,加入稀硫酸和足量碘化钾(铬被还原为Cr3+)并放于暗处6min左右,反应为Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O,然后加入适量水和数滴淀粉指示剂,用0.24mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点(发生反应:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,杂质不参与反应),共用去Na2S2O3标准溶液20.00mL,
依据反应的定量关系为:
        K2Cr2O7~3I2~6Na2S2O3
         1             6
0.24mol•L-1 ×0.020L     n
n=0.0008mol,
称取重铬酸钾试样2.40g配成250mL溶液中重铬酸钾质量,
m(K2Cr2O7)=0.0008mol×294g/mol×$\frac{250}{25}$=2.352g,
产品中重铬酸钾的质量分数=$\frac{2.352g}{2.40g}$×100%=98.0%,
答:产品中重铬酸钾的质量分数=$\frac{2.352g}{2.40g}$×100%=98.0%.

点评 本题考查较为综合,涉及氧化还原反应、溶解平衡以及滴定操作等问题,题目难度中等,本题注意从质量守恒的角度利用关系式法计算.

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请回答下列问题:
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(3)在C装置前后连接的装置中,填充的药品按前后顺序分别为碱石灰、无水硫酸铜.
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