Question

8．重鉻酸鉀是工業(yè)生產(chǎn)和實驗室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，雜質(zhì)為SiO₂、Al₂O₃）為原料生產(chǎn)它，實驗室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K₂Cr₂O₇的主要工藝如圖．涉及的主要反應是：
6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃═12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O
（1）堿浸前將鉻鐵礦粉碎的作用是增大接觸面積，增大反應速率．
（2）步驟③調(diào)節(jié)pH后過濾得到的濾渣是H₂SiO₃、Al（OH）₃．
（3）操作④中，酸化時，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）用簡要的文字說明操作⑤加入KC1的原因溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復分解反應，可得到重鉻酸鉀．
（5）稱取重鉻酸鉀試樣2.500g配成250mL溶液，取出25mL于碘量瓶中，加入10mL
2mol/LH₂SO₄和足量碘化鉀（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），放于暗處5min．然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃標準溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）
①判斷達到滴定終點的依據(jù)是當?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液時，溶液藍色褪去，半分鐘內(nèi)不變色．
②若實驗中共用去Na₂S₂O₃標準溶液40.00mL，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為（設整個過程中其它雜質(zhì)不參加反應）94.08%（保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 工業(yè)上常用鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，雜質(zhì)為SiO₂、Al₂O₃）為原料生產(chǎn)重鉻酸鉀：在反應器①中，6FeO•Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃═12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O，有Na₂CrO₄生成，同時Fe₂O₃轉(zhuǎn)變?yōu)镹aFeO₂，雜質(zhì)SiO₂、Al₂O₃與純堿反應轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}，NaFeO₂能強烈水解，為強堿弱酸液，水解呈堿性，生成氫氧化鐵沉淀，反應的離子方程式為FeO₂^-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+OH^-，由于硅酸鈉和偏鋁酸鈉在溶液中發(fā)生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反應方向移動，當pH調(diào)到7～8時能使它們完全水解生成沉淀，操作④中酸化時，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，常溫下重鉻酸鉀的溶解度較小，操作⑤中利用Na₂Cr₂O₇+2KCl═K₂Cr₂O₇+2NaCl復分解反應，得到重鉻酸鉀，
（1）依據(jù)影響化學反應速率的因素分析，增大接觸面積會加快反應速率；
（2）根據(jù)水解平衡移動判斷產(chǎn)物；
（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）操作⑤加入KCl的原因溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大；
（5）根據(jù)反應：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，碘單質(zhì)遇到淀粉時，溶液的藍色消失，據(jù)此來回答并計算純度．

解答 解：（1）堿浸前將銘鐵礦粉碎的作用是增大接觸面積加快反應速率，故答案為：增大接觸面積，增大反應速率；
（2）由于硅酸鈉和偏鋁酸鈉在溶液中發(fā)生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反應方向移動，當pH調(diào)到7～8時能使它們完全水解生成沉淀，
故答案為：H₂SiO₃、Al（OH）₃；
（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）操作⑤加入KCl的原因溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復分解反應，可得到重鉻酸鉀；
故答案為：溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，利用復分解反應，可得到重鉻酸鉀；
（5）①根據(jù)反應：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，當?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液時，碘單質(zhì)恰好完全反應，溶液藍色褪去，達到滴定終點，
故答案為：當?shù)渭幼詈笠坏瘟虼�硫酸鈉溶液時，溶液藍色褪去，半分鐘內(nèi)不變色；
②由反應Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-可得反應的關系式為Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，則
Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
1mol    3mol  6mol
n              0.1200×40×10^-3mol
則250ml含重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為n=$\frac{0.1200×40×10{\;}^{-3}mol}{6}$×10，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度為 $\frac{0.1200×40×10{\;}^{-3}×10×294}{6×2.5000}$×100%=94.08%，
故答案為：94.08%．

點評 本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應、溶解平衡以及滴定操作等問題，題目難度中等，本題注意從質(zhì)量守恒的角度利用關系式法計算．