Question

（14分 每空2分）化工原料紅礬鈉(重鉻酸鈉:Na₂Cr₂O₇·2H₂O)主要是以鉻鐵礦(主要成分為FeO·Cr₂O₃,還含有Al₂O₃、SiO₂等雜質)為主要原料生產,其主要工藝流程如下:

步驟①中主要反應的化學方程式如下:
4FeO·Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
（1） ①中反應是在回轉窯中進行的,反應時需不斷攪拌,其作用是　         。
（2） 雜質Al₂O₃在①中轉化的化學反應方程式為　　　            　。
（3） 用化學平衡移動原理說明③中煮沸的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用離子方程式結合文字說明),若調節pH過低產生的影響是　　　　　　　　。
（4） ⑤中酸化是使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-寫出該反應的離子方程式:　          。

（5） 工業上還可用電解法制備重鉻酸鈉,其裝置示意圖如上。
陰極的電極反應式為　                                ;
陽極的電極反應式為　                                。

Answer 1

（14分 每空2分） （1） 增大反應物的接觸面積,加快反應速率
（2） Al₂O₃+Na₂CO₃2NaAlO₂+CO₂↑
（3） 水解吸熱,煮沸促進水解平衡AlO₂^-+2H₂OAl(OH)₃+OH^-、SiO₃^2-+2H₂OH₂SiO₃+2OH^-向右移動,生成氫氧化鋁、硅酸沉淀　
H⁺將水解生成的氫氧化鋁沉淀溶解,雜質Al³⁺與Na₂CrO₄難以分離
（4） 2CrO₄^2-+2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O
（5） 4H₂O+4e^-4OH^-+2H₂↑(H⁺放電也可)
4OH^--4e^-O₂↑+2H₂O

試題分析：（1） 固體反應物在攪拌時，可以與氧氣充分接觸，增大接觸面積，使反應速率加快；
（2）氧化鋁與碳酸鈉在高溫條件下發生反應，生成偏鋁酸鈉和二氧化碳，化學方程式為Al₂O₃+Na₂CO₃2NaAlO₂+CO₂↑
（3）氧化煅燒再溶于水，所得溶液中有偏鋁酸鈉、硅酸鈉、鉻酸鈉，其中AlO₂^-、SiO₃^2-水解，水解吸熱,煮沸促進水解平衡AlO₂^-+2H₂OAl(OH)₃+OH^-、SiO₃^2-+2H₂OH₂SiO₃+2OH^-向右移動,生成氫氧化鋁、硅酸沉淀；若溶液pH過低，則生成的氫氧化鋁沉淀又溶解生成Al³⁺，雜質Al³⁺與Na₂CrO₄難以分離；
（4）酸性條件下CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，該反應是可逆反應，離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O；
（5）電解池中陰極是陽離子放電，根據離子的放電順序，應是氫離子放電，所以電極反應式為4H₂O+4e^-4OH^-+2H₂↑；或2H⁺+2e^-= H₂↑；陽極是陰離子放電，所以是氫氧根離子放電，電極反應式為4OH^--4e^-O₂↑+2H₂O。