Question

紅礬鈉（重鉻酸鈉：Na₂Cr₂O₇?2H₂O）是重要的基本化工原料，在印染工業、電鍍工業和皮革工業中作助劑，在化學工業和制藥工業中也用作氧化劑，應用領域十分廣泛．
（1）實驗室中紅礬鈉可用鉻鐵礦（主要成分：FeO?Cr₂O₃）利用以下過程來制取．

①步驟I中反應的化學方程式為：
4FeO?Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂?8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂；△H＜0
該反應的化學平衡常數的表達式為

K=

c(CO2)8

c(O2)7

．
②圖1、圖2表示該反應在t₁時達到平衡、在t₂時因改變某個條件而發生變化的曲線：
由圖1判斷，反應進行至t₂min時，曲線發生變化的原因是

t₂時對平衡體系降溫

（用文字表達）．
由圖2判斷，t₂min到t₃ min 的曲線變化的原因可能是

b

（填編號）
a．升高溫度        b．加了催化劑  c．將原料粉碎      d．縮小容器體積

（2）步驟Ⅱ中所得溶液顯堿性，其中除含有Na₂CrO₄外還含有鋁、硅元素的化合物，它們的化學式可能是

Na[A1（OH）₄]（或NaA1O₂）

、

Na₂SiO₃

．
①步驟Ⅲ需將溶液的pH調至7～8并煮沸，其目的是

除去[A1（OH）₄]^-（或A1O₂^-）、SiO₃^2-等雜質

．
②步驟Ⅳ中發生反應的離子方程式為：

2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O

．

Answer 1

分析：（1）①根據平衡常數表達式的含義和書寫方法來回答；
②由圖1判斷，反應進行至t₂min時，二氧化碳的濃度均在原來基礎上減小，氧氣的濃度在原來基礎上是增大的，一定不是二者的濃度變化導致的；由圖2判斷，t₂min到t₃min 正逆反應速率仍相等，化學平衡不移動；
（2）根據鉻鐵礦中含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質所發生的反應來回答；
①將溶液的pH調至7～8并煮沸，可以將一部分雜質離子除去；
②CrO₄^2-在酸性環境下可以轉化為重鉻酸根．

解答：解：（1）①根據平衡常數表達式=

各個生成物平衡濃度的系數次方的乘積

各個反應物平衡濃度系數次方的乘積

，所以K=

c(CO2)8

c(O2)7

，故答案為：K=

c(CO2)8

c(O2)7

；
②由圖1判斷，反應進行至t₂min時，二氧化碳的濃度均在原來基礎上減小，氧氣的濃度在原來基礎上是增大的，說明平衡正向移動，可以是降低溫度，故答案為：t₂ 時對平衡體系降溫；由圖2判斷，t₂min到t₃ min 正逆反應速率加快并且仍相等，化學平衡不移動，則一定是加入了催化劑，故答案為：b；
（2）鉻鐵礦的主要成份為FeO?Cr₂O₃，還含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質，當加入純堿氧化的過程中，發生副反應：SiO₂+Na₂CO₃

△   .

Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃

△   .

2NaAlO₂+CO₂↑，故答案為：Na[A1（OH）₄]（或NaA1O₂）、Na₂SiO₃；
①將溶液的pH調至7～8并煮沸，可以將[A1（OH）₄]^-（或A1O₂^-）、SiO₃^2-等離子轉化為沉淀而除去，故答案為：除去[A1（OH）₄]^-（或A1O₂^-）、SiO₃^2-等雜質；
②CrO₄^2-在酸性環境下可以轉化為重鉻酸根，即2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O．

點評：本題是一道化學平衡常數和影響化學反應速率的因素的一道綜合題，注意利用習題中的信息來解答，題目難度較大．