Question

【題目】鉻鐵礦(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等雜質，以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的工藝流程示意圖如下(部分操作和條件略)：

(1)反應①中，焙燒時所用的儀器材質應選用_______(填“瓷質”、“鐵質”或“石英質”)。

(2)反應①中發生了兩個主要反應，其中一個主要反應的化學方程式為4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2；另一個主要反應的化學方程式為 ____________________。

(3)加入醋酸溶液，調節溶液的pH < 5時，發生的反應是___________（寫離子方程式）.

(4)下表是相關物質的溶解度數據：

物質	溶解度( g / 100 g H2O )
	0 ℃	40 ℃	80 ℃
KCl	28	40.1	51.3
NaCl	35.7	36.4	38
K2Cr2O7	4.7	26.3	73
Na2Cr2O7	163	215	376

①調節pH < 5后，加入KCl固體經一系列操作析出K2Cr2O7晶體的理由是______________。

②獲得K2Cr2O7晶體的操作由多步組成，依次是加入KCl固體、蒸發濃縮、________________、_____________、洗滌、干燥得到晶體。

(5)酸性溶液中過氧化氫能使Cr2O72生成藍色的CrO5，該反應可用來檢驗Cr2O72的存在。已知該反應是非氧化還原反應，寫出反應的離子方程式：________________，CrO5分子結構中過氧鍵的數目是_____________。

Answer 1

【答案】鐵質 Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑ 2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且溫度對氯化鈉的溶解度影響較小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復分解反應在低溫下可以得到重鉻酸鉀 冷卻結晶 過濾 Cr2O72+4H2O2+2H+＝2CrO5+5H2O 2

【解析】

根據流程圖，鉻鐵礦(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等雜質，將鉻鐵礦和碳酸鈉混合在空氣中充分焙燒，放出二氧化碳，焙燒后的固體加水浸取，分離得到Na2CrO4和NaAlO2溶液和氧化鐵固體，說明煅燒發生的反應有4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2、Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑；向Na2CrO4和NaAlO2溶液中加入醋酸調pH約7～8，分離得到溶液B和固體B；再向溶液B中繼續加醋酸酸化，使溶液pH小于5，再加入氯化鉀，經過操作②得到重鉻酸鉀晶體，說明溶液B中含有重鉻酸鈉，固體B為偏鋁酸鈉與醋酸反應生成的氫氧化鋁。據此分析解答。

(1)反應①中，碳酸鈉高溫下能夠與二氧化硅反應，因此焙燒時所用的儀器材質應選用鐵質，故答案為：鐵質；

(2)根據上述分析，反應①中發生了兩個主要反應，其中一個主要反應的化學方程式為4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2；另一個主要反應的化學方程式為Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑，故答案為：Na2CO3+ Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑；

(3) 重鉻酸鉀溶液中存在如下平衡：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，加入醋酸溶液，調節溶液的pH < 5時，使平衡正向移動，故答案為：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；

(4)①調節pH < 5后，根據表格數據可知，K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且溫度對氯化鈉的溶解度影響較小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，加入KCl固體，利用復分解反應在低溫下可以得到重鉻酸鉀，經一系列操作析出K2Cr2O7晶體，故答案為：K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小，且溫度對氯化鈉的溶解度影響較小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復分解反應在低溫下可以得到重鉻酸鉀；

②獲得K2Cr2O7晶體的操作由多步組成，依次是加入KCl固體、利用復分解反應在低溫下可以得到重鉻酸鉀，然后通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到重鉻酸鉀晶體，故答案為：冷卻結晶；過濾；

(5)酸性溶液中過氧化氫能使Cr2O72生成藍色的CrO5，該反應可用來檢驗Cr2O72的存在。由于該反應是非氧化還原反應，因此鉻元素的化合價和雙氧水中O元素的化合價不變，說明CrO5中存在-2價和-1價是O，反應的離子方程式為Cr2O72+4H2O2+2H+＝2CrO5+5H2O，鉻元素的化合價為+6價，根據正負化合價的代數和為0，CrO5分子結構中含有1個-2價是O和4個-1價的O，合2個過氧鍵，因此過氧鍵的數目是2，故答案為：Cr2O72+4H2O2+2H+＝2CrO5+5H2O；2。