Question

【題目】重鉻酸鈉在制革工業(yè)、印刷工業(yè)、電鍍工業(yè)等有重要用途，制備重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)的方案1的流程圖如圖，鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO·Cr2O3，還含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)。

除此外工廠還有相關(guān)改進(jìn)工藝，制備重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)的方案2如圖，采用電化學(xué)原理如圖所示的裝置(電極為石墨)，通過(guò)電解提高陽(yáng)極區(qū)溶液的酸性，實(shí)現(xiàn)Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7。

(1)在方案2中請(qǐng)指明哪端是陰極? ___________(填“左”或“右”)。寫(xiě)出陽(yáng)極的電極方程式：______________________。

(2)方案1中煅燒前應(yīng)將鉻鐵礦充分粉碎，其目的是______________________。灼燒是中學(xué)化學(xué)中常用的操作方法，如在實(shí)驗(yàn)室中將鉻鐵礦和碳酸鈉固體混合物灼燒，下列各實(shí)驗(yàn)儀器中不需要的是___________(填序號(hào))。

a.陶瓷坩堝 b.鐵坩堝 c.三腳架 d.泥三角

轉(zhuǎn)窯中發(fā)生的主要反應(yīng)除了下面的兩個(gè)反應(yīng)外，還有其他反應(yīng)。

①Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑；

②_____FeO·Cr2O3+______Na2CO3+______O2______Na2CrO4+______Fe2O3+______。

請(qǐng)配平反應(yīng)②的化學(xué)方程式。

請(qǐng)寫(xiě)出其他主要反應(yīng)方程式：_________________________________。

(3)固體Y的化學(xué)式為___________、___________。

(4)向母液中加入濃硫酸，把鉻酸鈉轉(zhuǎn)化為重鉻酸鈉，經(jīng)兩次蒸發(fā)，主要是除去___________(填化學(xué)式)，冷卻至30-40℃得到產(chǎn)品晶體。洗滌該晶體的溶劑最好是___________(填序號(hào))。

a.蒸餾水 b無(wú)水乙醇 c.75%乙醇溶液

(5)為了測(cè)定實(shí)驗(yàn)制得的產(chǎn)品中Na2Cr2O7，的含量，稱(chēng)取樣品0.140g置于錐形瓶中，加50mL水；再加入2gKI(過(guò)量)及稍過(guò)量的稀硫酸溶液，搖勻，暗處放置10min；然后加入150mL蒸餾水并加入3mL0.5%淀粉溶液；用0.1000mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液30.00mL。(假定雜質(zhì)不參加反應(yīng)，已知：Cr2O72－+6I－+14H+=2Cr3++3I2+7H2O，I2+2S2O32－===2I－+S2O62－)

①終點(diǎn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_______________________________________________________。

②該產(chǎn)品中Na2Cr2O7的純度為______________________。(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)

③若滴定管在滴定前俯視讀數(shù)，滴定結(jié)束后仰視讀數(shù)，測(cè)得樣品的純度將___________（填“偏高”或“偏低”或“無(wú)影響”)

Answer 1

【答案】左 2H2O-4e-=O2+4H+，2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 增大表面積，提高反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分 a 4、8、7、8、2、8CO2 Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ Al(OH)3 H2SiO3 Na2SO4 c 當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)液時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不復(fù)原 93.57% 偏高

【解析】

由流程可知，將鉻鐵礦和碳酸鈉、氧氣在轉(zhuǎn)窯中1500℃混合焙燒，發(fā)生如下反應(yīng)：4FeOCr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2、Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑、Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑、Na2CO3+Fe2O32NaFeO2+CO2↑，根據(jù)方程式知，生成的氣體X是二氧化碳；然后在浸取器中加水溶解，過(guò)濾，濾液中含有溶于水的Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3，濾渣固體X為不溶于水的Fe2O3；向?yàn)V液則通入反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w調(diào)節(jié)溶液pH，NaAlO2、Na2SiO3與二氧化碳溶液生成硅酸沉淀和氫氧化鋁沉淀，過(guò)濾得到含有Na2CrO4的母液和含有硅酸沉淀和氫氧化鋁沉淀的濾渣Y；向母液中加入濃硫酸，Na2Cr2O7與濃硫酸反應(yīng)生成重鉻酸鈉和硫酸鈉，將混合溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶除去硫酸鈉得到Na2Cr2O7晶體。

（1）由圖可知，與電源負(fù)極相連的左端為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為2H2O+2e－=H2↑+2OH—，右端為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2+4H+，2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O，故答案為：左；2H2O-4e-=O2+4H+，2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O；

(2)方案1中將鉻鐵礦充分粉碎，可以增大固體的表面積，增大表面積，提高反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分；如在實(shí)驗(yàn)室中將鉻鐵礦和碳酸鈉固體混合物灼燒，因陶瓷中二氧化硅與碳酸鈉固體高溫反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)儀器為鐵坩堝、三腳架、泥三角，不需要陶瓷坩堝；反應(yīng)②中，F(xiàn)eO·Cr2O3中鉻元素被氧氣氧化生成Na2CrO4，配平的化學(xué)方程式為4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2；反應(yīng)中二氧化硅雜質(zhì)也與碳酸鈉高溫下反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，故答案為：增大表面積，提高反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分；a；4、8、7、8、2、8CO2；Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑；

（3）向含有溶于水的Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3的濾液中通入反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w調(diào)節(jié)溶液pH，NaAlO2、Na2SiO3與二氧化碳溶液生成硅酸沉淀和氫氧化鋁沉淀，過(guò)濾得到含有Na2CrO4的母液和含有硅酸沉淀和氫氧化鋁沉淀的濾渣Y，故答案為：Al(OH)3；H2SiO3；

（4）向母液中加入濃硫酸，Na2Cr2O7與濃硫酸反應(yīng)生成重鉻酸鈉和硫酸鈉，將混合溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶除去硫酸鈉得到Na2Cr2O7晶體；為除去晶體表面的可溶性雜質(zhì)，洗滌該晶體的溶劑最好是75%乙醇溶液，故答案為：Na2SO4；c；

（5）①向Na2Cr2O7溶液中加入過(guò)量KI溶液發(fā)生如下氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O，向反應(yīng)后的溶液中加入淀粉溶液，溶液變?yōu)樗{(lán)色，再加入Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液，發(fā)生反應(yīng)I2+2S2O32－=2I－+S2O62－，溶液藍(lán)色褪去，所以終點(diǎn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)液時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不復(fù)原，故答案為：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)液時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不復(fù)原；

②有反應(yīng)方程式可得如下關(guān)系：Cr2O72-—3I2—6S2O32－，反應(yīng)消耗n(S2O32－)為0.1000mol/L×0.0300L=0.003mol，則n(Cr2O72-)為0.003mol /6=0.0005mol，則Na2Cr2O7的純度為(0.0005mol×262g/mol)/ 0.140g ×100%=93.57%，故答案為：93.57%；

③若滴定管在滴定前俯視讀數(shù)，滴定結(jié)束后仰視讀數(shù)，消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏大，則所測(cè)結(jié)果偏高，故答案為：偏高。