Question

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

查閱相關資料得知:

i.常溫下，NaBiO3不溶于水，有強氧化性，在堿性條件下能將Cr3+轉化為CrO42－，自身被還原為Bi(OH)3固體。

ii.

物質	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)將鉻鐵礦礦石粉碎的目的是________________________________________。

(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)寫出④反應的化學方程式_____________________________________________。

(4)⑤中酸化是使CrO42－轉化為Cr2O72－寫出該反應的離子方程式______。

(5)將溶液H經下列操作：蒸發濃縮，__________，過濾，洗滌，干燥即得紅礬鈉。

(6)取一定質量的固體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，生成沉淀的物質的量（n）與加入NaOH溶液的體積（V）關系如圖所示，則稀硫酸的濃度為_________，固體D中含Fe化合物的物質的量為___________。

Answer 1

【答案】增大反應物的接觸面積,加快反應速率，提高浸出率 漏斗、燒杯 3NaBiO3 + Cr2(SO4)3+ 7NaOH+ H2O = 2Na2CrO4 + 3Na2SO4 +3Bi(OH)3 2CrO42－+2H+ Cr2O72－+H2O 冷卻結晶 2.5mol·L－1 0.10mol

【解析】

（1）將鉻鐵礦石粉碎可以增大反應物的接觸面積，加快反應速率，提高浸出率；（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；（3）常溫下，NaBiO3不溶于水，有強氧化性，在堿性條件下，能將Cr3+轉化為CrO42－，則反應④的化學方程式為3NaBiO3 + Cr2（SO4）+ 7OH－+ H2O = Na2CrO4 + 3Na2 SO4 +3Bi(OH)3↓；（4）⑤中酸化是使CrO42－轉化為Cr2O72－，在轉化過程中元素化合價不變，則該反應的離子方程式為2CrO42－+2H+ Cr2O72－+H2O；（5）從溶液中得到晶體的一般操作是蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌，干燥即得紅礬鈉；（6）根據圖像可知加入氫氧化鈉時沒有立即產生沉淀，這說明酸過量，首先發生酸堿中和。當沉淀不再發生變化時需要氫氧化鈉是180mL。繼續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40mol，則生成氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液體積是120mL，所以與鐵離子反應的氫氧化鈉溶液體積是60ml，物質的量是0.06mol/L×5mol/L＝0.3mol，所以根據方程式Fe3＋＋3OH—＝Fe(OH)3↓，所以鐵離子是0.1mol。沉淀達到最大值時溶液中的溶質是硫酸鈉，則根據原子守恒可知硫酸鈉的物質的量是＝0.5mol，則硫酸的濃度是＝2.5mol/L。