Question

【題目】工業(yè)上以鉻鐵礦(主要成分為FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等雜質(zhì))為主要原料生產(chǎn)化工原料紅礬鈉(主要成分為:Na2Cr2O7·2H2O)，其主要工藝流程如下：

查閱相關(guān)資料得知:

i.常溫下，NaBiO3不溶于水，有強(qiáng)氧化性，在堿性條件下能將Cr3+轉(zhuǎn)化為CrO42-。

ii.

物質(zhì)	開始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe(OH)3	2.7	3.7
Al(OH)3	3.4	4.4
Cr(OH)3	4.6	5.9
Fe(OH)2	7.5	9.7
Bi(OH)3	0.7	4.5

回答下列問題:

(1)固體A的成分是____________。

(2)操作I、III、IV用到的主要玻璃儀器有玻璃棒和_______ 、______（填儀器名稱）。

(3)③為加入物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH，則pH的合適范圍是_______ 。

(4)寫出④反應(yīng)的離子方程式_____________________________。

(5)⑤中酸化是使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-寫出該反應(yīng)的離子方程式_________________。

(6)取一定質(zhì)量的固體D溶解于200 mL的稀硫酸中，向所得溶液中加入5.0 mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量（n）與加入NaOH溶液的體積（V）關(guān)系如圖所示，則稀硫酸的濃度為_________，固體D中含Fe化合物的物質(zhì)的量為___________。

Answer 1

【答案】SiO2漏斗燒杯4.4-4.63NaBiO3 + 2Cr3++ 7OH－+ H2O = 2CrO42-+ 3Na+ +3Bi(OH)3↓2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O2.5mol·L－1 0.10mol

【解析】

由流程圖可知，鉻鐵礦(主要成分為FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等雜質(zhì))加過量硫酸FeO、Cr2O3和Al2O3都溶解，SiO2不溶，經(jīng)過濾分離得到固體A和溶液B，則固體A為SiO2；溶液B中含有Fe2+、Al3+、Cr3+，加入H2O2目的是將Fe2+氧化為Fe3+，第③步是調(diào)溶液pH，使Fe3+形成氫氧化鐵沉淀，同時Al3+變成氫氧化鋁沉淀而除去，固體D為氫氧化鐵和氫氧化鋁混合物；第④步加入NaBiO3和少量NaOH溶液將Cr3+轉(zhuǎn)化為CrO42-；第⑤步中酸化是使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-；第⑥步經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，干燥即得紅礬鈉，據(jù)此分析。

（1）根據(jù)以上分析，固體A的成分是SiO2，

因此，本題正確答案為：SiO2；

（2）操作Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ均是過濾，則用到的主要玻璃儀器有玻璃棒和漏斗、燒杯，

因此，本題正確答案為：漏斗 ；燒杯；

（3）從氫氧化物形成沉淀的pH表格可知，③為加入物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3+和Al3+沉淀，而Cr3+不沉淀，則pH的合適范圍是4.4-4.6，

因此，本題正確答案為：4.4-4.6；

（4）常溫下，NaBiO3不溶于水，有強(qiáng)氧化性，在堿性條件下，能將Cr3+轉(zhuǎn)化為CrO42-，則反應(yīng)④的離子方程式為：3NaBiO3 + 2Cr3++ 7OH－+ H2O = 2CrO42-+ 3Na+ +3Bi(OH)3↓ ，

因此，本題正確答案為：3NaBiO3 + 2Cr3++ 7OH－+ H2O = 2CrO42-+ 3Na+ +3Bi(OH)3↓；

（5）⑤中酸化是使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，在轉(zhuǎn)化過程中元素化合價不變，則該反應(yīng)的離子方程式為2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O，

因此，本題正確答案為：2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O；

（6）根據(jù)圖像可知加入氫氧化鈉時沒有立即產(chǎn)生沉淀，這說明酸過量，首先發(fā)生酸堿中和。當(dāng)沉淀不再發(fā)生變化時需要?dú)溲趸�鈉是200mL，繼續(xù)加入氫氧化鈉沉淀開始減小，即氫氧化鋁開始溶解，溶解氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液是40mL，則生成氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液體積是120mL，所以與鐵離子反應(yīng)的氫氧化鈉溶液體積是200mL-20mL -120mL=60mL，物質(zhì)的量是5.0mol/L×0.06L=0.3mol，所以根據(jù)方程式Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓，所以鐵離子是0.1mol。

沉淀達(dá)到最大值時溶液中的溶質(zhì)是硫酸鈉，則根據(jù)原子守恒可知硫酸鈉的物質(zhì)的量是=0.5mol，則硫酸的濃度是=2.5mol/L。

因此，本題正確答案為：2.5mol·L－1 ；0.10mol。