Question

【題目】工業上常用含少量SiO2、Al2O3的鉻鐵礦(FeO·Cr2O3)冶煉鉻，簡要流程如下：

（1）完成下列化學方程式(在橫線上填寫物質的化學式及計量數)：

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是_____________________；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作強氧化劑處理水樣，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－1計)。化學興趣小組測定某水樣的化學需氧量(COD)過程如下：

a．取a mL水樣置于錐形瓶中，加入10.00 mL 0.2500 mol·L－1的K2Cr2O7溶液。

b.……

c．加指示劑，用c mol·L－1的硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液滴定，終點時消耗b mL(此步驟的目的是用Fe2＋把多余的Cr2O轉化為Cr3＋)。

①計算該水樣的化學需氧量時需用到下列關系：要除去1 mol Cr2O需消耗_______ mol Fe2＋，1 mol Cr2O相當于________mol O2。

②該廢水中加入硫酸亞鐵銨和稀硫酸，發生反應的離子方程式為______________________。

③若用硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]處理該含鉻（Cr2O）廢水過程中，反應中鐵元素和鉻元素完全轉化為沉淀。該沉淀經干燥后得到nmolFeO·FeyCrxO3。不考慮處理過程中的實際損耗，下列敘述正確的是____。

a．消耗硫酸亞鐵銨的物質的量為1.5nmol

b．處理廢水中的Cr2O72-的物質的量為0.25nmol

c．反應中發生轉移的電子數為3nxmol

Answer 1

【答案】 7NaNO2 向漏斗中加入蒸餾水至浸沒固體，讓液體自由留下，重復2—3次 D Cr2O3 + 2Al2Cr +Al2O3（電解Cr2O3 也可） 6mol 1.5mol 6Fe2++Cr2O72-+14H+=2Cr3++7H2O+6Fe3+ bc

【解析】（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，反應的離子方程式為2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO34Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2↑＋7NaNO2。（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Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3、2Cr2O34Cr+3O2↑。（4）①K2Cr2O7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，除去1molCr2O72-需消耗6molFe2+，由于1mol氧氣做氧化劑得到4mol電子，所以1molCr2O72-相當于1.5molO2；②該廢水中加入硫酸亞鐵銨和稀硫酸，發生反應的離子方程式為6Fe2++Cr2O72-+14H+=2Cr3++7H2O+6Fe3+。③FeOFeyCrxO3中Cr為正三價，由化合物中正負化合價的代數和為0可知，3y+3x=6，則x=2-y，由得失電子守恒知y=3x，則x=0.5、y=1.5。a．由鐵元素守恒，消耗硫酸亞鐵的物質的量為n（y+1）mol＝2.5nmol，a錯誤；b．根據鉻原子守恒，Cr原子為nxmol，故Cr2O72-的物質的量為0.5nxmol＝0.25nmol，b正確；c．得到nmolFeOFeyCrxO3，則一共有nxmolCr原子參加反應，1molCr轉移電子3mol，故轉移的電子數為3nxmol，c正確；答案選bc。