Question

工業上常用含少量SiO₂、Al₂O₃的鉻鐵礦（FeOCr₂O₃）冶煉鉻，簡要流程如下：

（1）完成下列化學方程式（在橫線填寫物質的化學式及系數）：
2FeO·Cr₂O₃＋4Na₂CO₃＋7NaNO₃4Na₂CrO₄＋Fe₂O₃＋4CO₂＋______________。
（2）操作①包括過濾與洗滌，在實驗室中進行洗滌沉淀的操作__________________________________。操作②可選用的裝置（部分夾持裝置略去）是________（填序號）

（3）寫出能夠完成操作③的相關反應的化學方程式：_____________________。
（4）化學需氧量（COD）可度量水遭受有機物污染的程度。在強酸并加熱的條件下，用K₂Cr₂O₇做強氧化劑處理水樣，并測定消耗的K₂Cr₂O₇的量，然后換算成相當于O₂的含量稱為化學需氧量（以mg/L計）。化學興趣小組測定某水樣的化學需氧量（COD）過程如下：
I.取amL水樣置于錐形瓶，加入10．00mL 0.2500 mol/L的K₂Cr₂O₇溶液；
II．……。
III．加指示劑，用c mol的硫酸亞鐵銨[ （NH₄）₂Fe（SO₄）]滴定，終點時消耗b mL（此步驟的目的是用Fe^2＋把多余的Cr₂O₇^2－轉化為）Cr^3＋。
①I中量取K₂Cr₂O₇溶液的儀器是_____________；
②計算該水樣的化學需氧量時需用到下列關系：要除去1molCr₂O₇^2－ 需消耗___molFe^2＋，1molCr₂O₇^2－相當于_______ molO₂。

Answer 1

（1）7NaNO₂（2分）
（2）向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀，待液體流下，重復操作2～3次（2分）   D（2分）
（3）2C₂O₃4Cr＋3O₂↑或2Al＋C₂O₃2Cr＋Al₂O₃（2分，其它答案合理也給分）
（4）①酸式滴定管或移液管（1分） ②6   1.5（每空1分，共2分）

試題分析: （1）根據反應前后元素的化合價變化可知，反應前鐵元素的化合價從＋2價升高到＋3價，失去1個電子。Cr元素的化合價從＋3價升高到＋6價，失去3個電子。而O、Na、C的化合價均沒有變化，所以根據電子的得失守恒可知，氮元素的化合價一定降低。由于鐵元素共失去2個電子，Cr元素共失去12個電子。因此7個氮原子得到14個電子，則氮元素的化合價從＋5價降低到＋3價，所以還原產物是NaNO₂。
（2）過濾后的沉淀洗滌是在過濾器中完成的，所以在實驗室中進行洗滌沉淀的操作是向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀，待液體流下，重復操作2～3次；操作②是Cr（OH）₃分解生成Cr₂O₃，固體加熱分解在坩堝中進行。A是蒸發，B是分液，C是過濾，因此答案選D。
（3）Cr元素是高熔點金屬，可以通過鋁熱反應或電解法冶煉，反應的方程式分別為2C₂O₃4Cr＋3O₂↑或2Al＋C₂O₃2Cr＋Al₂O₃。
（4）①K₂Cr₂O₇溶液顯酸性且具有強氧化性，因此需要用酸式滴定管或移液管量取。
②K₂Cr₂O₇在氧化還原反應中Cr元素的化合價從＋6價降低到＋3價，得到3個電子。而亞鐵離子中鐵元素的化合價從＋2價升高到＋3價，失去3個電子。因此根據電子得失守恒可知，去1molCr₂O₇^2－ 需消耗6molFe^2＋。由于1mol氧氣做氧化劑得到4mol電子，所以molCr₂O₇^2－相當于＝1.5molO₂。