Question

12．重鉻酸鉀是工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃）為原料生產(chǎn)．實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K₂Cr₂O₇的主要工藝如下，涉及的主要反應(yīng)是：FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃═12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O．

試回答下列問題：
（1）在反應(yīng)器①中，有Na₂CrO₄生成，同時(shí)Fe₂O₃轉(zhuǎn)變?yōu)镹aFeO₂，雜質(zhì)SiO₂、Al₂O₃與純堿反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}，寫出二氧化硅、氧化鋁分別與碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂、Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．
（2）NaFeO₂能強(qiáng)烈水解，在操作②中生成沉淀而除去，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH．
簡述檢驗(yàn)溶液中是否存在Fe³⁺的方法是：取該溶液少許于試管中，然后向該試管中滴加幾滴KSCN溶液，若溶液立即變成血紅色證明溶液中含F(xiàn)e³⁺，若無明顯變化證明不含F(xiàn)e³⁺．
（3）操作④中，酸化時(shí)，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，寫出平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（4）鉻（Cr）與鋁的性質(zhì)相似，試寫出Cr（OH）₃溶于NaOH溶液所發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
（5）K₂Cr₂O₇可用于測(cè)定工業(yè)廢水中的化學(xué)耗氧量（化學(xué)耗氧量即COD：每升水樣中還原性物質(zhì)被氧化所需要的O₂質(zhì)量）．某工業(yè)廢水樣100.00mL，酸化后加入0.01667mol•L^-1的K₂Cr₂O₇溶液，使水樣中還原性物質(zhì)完全氧化（還原產(chǎn)物為Cr³⁺）．再用0.1000mol•L^-1的FeSO₄溶液滴定剩余的Cr₂O₇^2-．則計(jì)算廢水樣的COD需要測(cè)定的數(shù)據(jù)有K₂Cr₂O₇溶液體積、FeSO₄溶液體積．

Answer 1

分析 流程分析可知，鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，雜質(zhì)為SiO₂、Al₂O₃）為原料粉碎后再反應(yīng)器中加入純堿、固體氫氧化鈉、氯酸鉀浸取過濾得到濾液調(diào)節(jié)溶液PH除去鋁和硅酸根離子，過濾得到Na₂CrO₄溶液，酸化后加入氯化鉀濃縮過濾干燥得到重鉻酸鉀，
（1）Al₂O₃與純堿反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}偏鋁酸鈉和二氧化碳，二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳；
（2）NaFeO₂能強(qiáng)烈水解，生成氫氧化鐵和氫氧化鈉；檢驗(yàn)Fe³⁺的方法是用KSCN 溶液；
（3）在酸性環(huán)境下，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，據(jù)此來書寫方程式；
（4）鉻（Cr）與鋁的性質(zhì)相似，Cr（OH）₃溶于NaOH 溶液發(fā)生反應(yīng)生成NaCrO₂；
（5）根據(jù)題意廢水與K₂Cr₂O₇溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，再用Fe²⁺把多余的Cr₂O₇^2-反應(yīng)：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，則與廢水反應(yīng)反應(yīng)的K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量=加入的K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量-與Fe²⁺反應(yīng)的K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量，利用2K₂Cr₂O₇～3O₂可求出廢水中化學(xué)耗氧量即COD．

解答 解：由流程可知，鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，雜質(zhì)為SiO₂、Al₂O₃）為原料粉碎后再反應(yīng)器中加入純堿、固體氫氧化鈉、氯酸鉀浸取過濾得到濾液調(diào)節(jié)溶液PH除去鋁和硅酸根離子，過濾得到Na₂CrO₄溶液，酸化后加入氯化鉀濃縮過濾干燥得到重鉻酸鉀，
（1）二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，該反應(yīng)為SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂，Al₂O₃與純堿反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}，生成NaAlO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，
故答案為：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂；Al₂O₃+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
（2）NaFeO₂能強(qiáng)烈水解，為強(qiáng)堿弱酸液，水解呈堿性，生成氫氧化鐵沉淀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH，檢驗(yàn)溶液中是否存在Fe³⁺的方法是取該溶液少許于試管中，然后向該試管中滴加幾滴KSCN 溶液，若溶液立即變成血紅色證明溶液中含F(xiàn)e³⁺，若無明顯變化證明不含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：NaFeO₂+2H₂O=Fe（OH）₃↓+NaOH；取該溶液少許于試管中，然后向該試管中滴加幾滴KSCN 溶液，若溶液立即變成血紅色證明溶液中含F(xiàn)e³⁺，若無明顯變化證明不含F(xiàn)e³⁺；
（3）在酸性環(huán)境下，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，即2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（4）鉻（Cr）與鋁的性質(zhì)相似，Cr（OH）₃溶于NaOH 溶液發(fā)生反應(yīng)生成NaCrO₂，反應(yīng)的離子方程式為Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，
故答案為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
（5）廢水與K₂Cr₂O₇溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，再用Fe²⁺把多余的Cr₂O₇^2-反應(yīng)：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，與廢水反應(yīng)反應(yīng)的K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量=加入的K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量-與Fe²⁺反應(yīng)的K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量，利用2K₂Cr₂O₇～3O₂可求出廢水中化學(xué)耗氧量即COD，所以需要的數(shù)據(jù)有：K₂Cr₂O₇溶液的濃度和體積，F(xiàn)eSO₄溶液的濃度和體積，
故答案為：K₂Cr₂O₇溶液體積、FeSO₄溶液體積．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生有關(guān)鹽的水解以及元素及其化合物等方面的綜合知識(shí)，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度中等．