Question

（本題共12分）鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO·Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質(zhì)，以下是以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）的流程圖：

已知：①4FeO·Cr₂O₃+ 8Na₂CO₃+ 7O₂8Na₂CrO₄ + 2 Fe₂O₃ + 8CO₂↑；

②Na₂CO₃ + Al₂O₃2NaAlO₂ + CO₂↑；③ Cr₂O₇^2－+ H₂O2CrO₄^2－ + 2H⁺

根據(jù)題意回答下列問題：

1．固體X中主要含有_________（填寫化學(xué)式）；要檢測酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，應(yīng)該使用__________（填寫儀器或試劑名稱）。

2．酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH<5，其目的是_________________________________。

3．操作Ⅲ有多步組成，獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：加入KCl固體、蒸發(fā)濃縮、       、過濾、_______、干燥。

4．下表是相關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)，操作Ⅲ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl → K₂Cr₂O₇↓+2NaCl。該反應(yīng)在溶液中能發(fā)生的理由是_______________。

5．副產(chǎn)品Y主要含氫氧化鋁，還含少量鎂、鐵的難溶化合物及可溶性雜質(zhì)，精確分析Y中氫氧化鋁含量的方法是稱取n g樣品，加入過量______（填寫試劑）、溶解、過濾、再______（填寫試劑）、……灼燒、冷卻、稱量，得干燥固體m g 。計算樣品中氫氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________（用含m、n的代數(shù)式表示）。

6．六價鉻有毒，而Cr³⁺相對安全。工業(yè)含鉻（CrO₃）廢渣無害化處理的方法之一是干法解毒，用煤不完全燃燒生成的CO還原CrO₃。在實驗室中模擬這一過程的裝置如下：

CO由甲酸脫水制得；實驗結(jié)束時熄滅酒精燈的順序是_________________________。

 

Answer 1

【答案】

（本題共12分）

1．Fe₂O₃、MgO（2分）。pH計或精密pH試紙。

2．使CrO₄^2－轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2－

3．冷卻結(jié)晶、洗滌。

4．K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四種物質(zhì)中K₂Cr₂O₇的溶解度最小）。

5． NaOH溶液、通入過量二氧化碳。（2分）。

6．III、I、IV

【解析】本工藝流程可理解為：

1．原料經(jīng)焙燒主要發(fā)生下面兩個反應(yīng)：

①4FeO·Cr₂O₃+ 8Na₂CO₃+ 7O₂8Na₂CrO₄ + 2 Fe₂O₃ + 8CO₂↑；

②Na₂CO₃ + Al₂O₃2NaAlO₂ + CO₂↑

用水浸取后，氣體CO₂ 逸出，Na₂CrO₄ 、NaAlO₂ 溶于水，而過濾出的不溶物X主要是Fe₂O₃、MgO

2．加入醋酸調(diào)pH到7~8，目的是使NaAlO₂ 變?yōu)楣腆wY：Al（OH）₃

由反應(yīng)③ Cr₂O₇^2－+ H₂O2CrO₄^2－ + 2H⁺ 可知當(dāng)繼續(xù)調(diào)pH<5時，CrO₄^2－轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2－

3、4．在此酸化后的溶液中加入KCl，經(jīng)反應(yīng)Na₂Cr₂O₇+2KCl → K₂Cr₂O₇↓+2NaCl，可得到K₂Cr₂O₇晶體；此反應(yīng)只所以能發(fā)生，由題表中的數(shù)據(jù)可知，在較低溫度下，各物質(zhì)中K₂Cr₂O₇的溶解度最小，并且自高溫至低溫溶解度的減小的最多。所以獲得K₂Cr₂O₇晶體一般是先在高溫下得到其高濃度溶液，操作依次是：加入KCl固體、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥

5．根據(jù)氫氧化鋁的兩性，一般是使其溶于強(qiáng)堿溶液，再通往CO₂ 析出純凈的氫氧化鋁。

6．CO的實驗室制取方法一般是HCOOH脫水。實驗結(jié)束時應(yīng)注意實驗安全、并且防二次氧化，先熄滅III裝置中的燈，再熄滅I中的燈，停止通CO，最后熄滅IV中的燈，以防污染空氣。