Question

重鉻酸鈉（Na₂Cr₂O₇?2H₂O）俗稱紅礬鈉，在工業(yè)方面有廣泛用途．我國目前主要是以鉻鐵礦（主要成份為FeO?Cr₂O₃，還含有Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質(zhì)）為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)，其主要工藝流程如下：

①中涉及的主要反應(yīng)有：
主反應(yīng)：4FeO?Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂

△  .

8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
副反應(yīng)：SiO₂+Na₂CO₃

△  .

Na₂SiO₃+CO₂↑、Al₂O₃+Na₂CO₃

△  .

2NaAlO₂+CO₂↑
部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Mg（OH）2	Cr（OH）3
完全沉淀時溶液pH	4.7	3.7	11.2	5.6

試回答下列問題：
（1）“①”中反應(yīng)是在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行，反應(yīng)時需不斷攪拌，其作用是

 

．兩個副反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，但在高溫下均能自發(fā)進(jìn)行，其原因是

 

．
（2）“③”中調(diào)節(jié)pH至4.7，目的是

 

．
（3）“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，請寫出該平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式：

 

．
（4）“⑦”中采用冷卻結(jié)晶的方法析出紅礬鈉，依據(jù)是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鈉，鉻鐵礦經(jīng)煅燒、水浸之后除去生成的氧化鐵，調(diào)節(jié)pH至4.7，除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-；經(jīng)酸化、蒸發(fā)結(jié)晶后后可生成重鉻酸鈉．
（1）固體反應(yīng)物在攪拌時可充分接觸而反應(yīng)；依據(jù)自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)判斷依據(jù)是△H-T△S＜0；
（2）氧化鐵不溶于水，鉻鐵礦經(jīng)煅燒、水浸之后除去生成的氧化鐵，副反應(yīng)中生成Na₂SiO₃、NaAlO₂等雜質(zhì)；
（3）CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-在酸性條件下與H⁺離子反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-；
（4）冷卻結(jié)晶的方法是冷卻熱飽和溶液，溶質(zhì)溶解度減小析出晶體；

解答： 解：（1）固體反應(yīng)物在攪拌時可充分接觸而加快反應(yīng)速率，兩個副反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，△H＞0，但在高溫下均能自發(fā)進(jìn)行，依據(jù)反應(yīng)前后氣體變化可知，反應(yīng)過程中生成氣體，說明△S＞0；
故答案為：使反應(yīng)物接觸更充分，加快反應(yīng)速率；有氣體生成，△S＞0；
（2）氧化鐵不溶于水，鉻鐵礦經(jīng)煅燒、水浸之后除去生成的氧化鐵，副反應(yīng)中生成Na₂SiO₃、NaAlO₂等雜質(zhì)，調(diào)節(jié)pH至4.7，可生成H₂SiO₃、Al（OH）₃沉淀過濾除去，
故答案為：除去溶液中的AlO₂^-、SiO₃^2-；
（3）CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，CrO₄^2-在酸性條件下與H⁺離子反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+2H^+?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（4）冷卻結(jié)晶的方法是冷卻熱飽和溶液，溶質(zhì)溶解度減小析出晶體，“⑦”中采用冷卻結(jié)晶的方法析出紅礬鈉，紅礬鈉的溶解度隨溫度的降低而減小；
故答案為：紅礬鈉的溶解度隨溫度的降低而減�。�

點評：本題考查了流程分析應(yīng)用，作為反應(yīng)流程題，本題思路比較清晰，題項設(shè)置簡單．（1）攪拌便于物質(zhì)充分接觸而反應(yīng)；（2）中難以回答到位，要從副反應(yīng)考慮，Na₂SiO₃、NaAlO₂作為雜質(zhì)要除去，不能局限于表格；（3）是平衡，2CrO₄^2-+2H^+?Cr₂O₇^2-+H₂O；（4）結(jié)晶法得到溶質(zhì)晶體的實驗方法的分析應(yīng)用，題目難度中等．