Question

8．紅礬鈉（重鉻酸鈉：Na₂Cr₂O₇•2H₂O）是重要的基本化工原料，應用領(lǐng)域十分廣泛．
（1）實驗室中紅礬鈉可用鉻鐵礦（主要成分：FeO．Cr₂O₃）利用以下過程來制�。�

①步驟I中反應的化學方程式為：4FeO•Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂═8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂
該反應的化學平衡常數(shù)的表達式為$\frac{{c}^{8}（C{O}_{2}）}{{c}^{7}（{O}_{2}）}$．在常溫下該反應速度極慢，下列措施中能使反應速率增大的是ABC．
A．升高溫度  B．通入過量的空氣  C．將原料粉碎  D．增加純堿的用量
②步驟Ⅱ中所得溶液顯堿性，其中除含有Na₂CrO₄外還含有鋁、硅元素的化合物，它們的化學式可能是NaAlO₂、Na₂SiO₃．
③步驟Ⅲ需將溶液的pH調(diào)至7〜8并煮沸，其目的是除去A1O^-₂、SiO₃^2-等雜質(zhì)．
④步驟IV中發(fā)生反應的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O
（2）將紅礬鈉與KCl固體1：2（物質(zhì)的量比）混合溶于水后經(jīng)適當操作可得到K₂Cr₂O₇晶體，反應方程式為：Na₂CrO₄+2KCl═K₂Cr₂O₇+2NaCl（已知NaCl的溶解度受溫度影響小，K₂Cr₂O₇的溶解度受溫度影響大），基本實驗步驟為：①溶解；②蒸發(fā)； ③趁熱過濾 ④冷卻、結(jié)晶，過濾，得到K₂Cr₂O₇晶體．

Answer 1

分析 （1）①化學平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數(shù)中寫出；
升高溫度、增大氧氣濃度、增大接觸面積等可以加快反應速率；
②與氫氧化鈉反應得到含有鋁、硅元素的化合物，應是偏鋁酸鈉、硅酸鈉；
③步驟Ⅲ需將溶液的pH調(diào)至7〜8并煮沸，使偏鋁酸根、硅酸根轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁、硅酸沉淀過濾除去；
④Na₂CrO₄與硫酸反應得到Na₂Cr₂O₇、Na₂SO₄；
（2）NaCl的溶解度受溫度影響小，K₂Cr₂O₇的溶解度受溫度影響大，先蒸發(fā)濃縮析出NaCl，趁熱過濾防止K₂Cr₂O₇晶體，濾液經(jīng)過冷卻結(jié)晶、過濾得到K₂Cr₂O₇晶體．

解答 解：（1）①步驟I中反應的化學方程式為：4FeO•Cr₂O₃（s）+8Na₂CO₃（s）+7O₂═8Na₂CrO₄（s）+2Fe₂O₃（s）+8CO₂，該反應的化學平衡常數(shù)的表達式K=$\frac{{c}^{8}（C{O}_{2}）}{{c}^{7}（{O}_{2}）}$，
A．升高溫度可以加快反應速率，故A正確；
B．通入過量的空氣，增大氧氣濃度，反應速率加快，故B正確；
C．將原料粉碎，增大反應物之間的接觸面積，反應速率加快，故C正確；
D．增加純堿的用量，不影響反應速率，故D錯誤，
故答案為：$\frac{{c}^{8}（C{O}_{2}）}{{c}^{7}（{O}_{2}）}$；ABC；
②與氫氧化鈉反應得到含有鋁、硅元素的化合物，應是NaAlO₂、Na₂SiO₃，
故答案為：NaAlO₂、Na₂SiO₃；
③步驟Ⅲ需將溶液的pH調(diào)至7～8并煮沸，NaAlO₂、Na₂SiO₃等雜質(zhì)可以以沉淀的形式除去，
故答案為：除去A1O^-₂、SiO₃^2-等雜質(zhì)；
④該步驟是CrO₄^2-到Cr₂O₇^2-的轉(zhuǎn)化，反應的離子方程式為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；
（2）NaCl的溶解度受溫度影響小，K₂Cr₂O₇的溶解度受溫度影響大，分離NaCl、K₂Cr₂O₇，將混合物溶解后，先蒸發(fā)濃縮析出NaCl，趁熱過濾防止K₂Cr₂O₇晶體，濾液經(jīng)過冷卻結(jié)晶、過濾得到K₂Cr₂O₇晶體，
故答案為：蒸發(fā)； 趁熱過濾．

點評 本題考查物質(zhì)制備實驗，注意根據(jù)各問題進行分析解答，涉及化學平衡常數(shù)、化學反應速率影響因素、物質(zhì)的分離提純，注意理解利用溶解度進行物質(zhì)的分離，充分考查學生的分析、理解能力及化學實驗能力，難度中等．