Question

(14分)以铬铁矿(主要成分为FeO和Cr₂O₃ ，含有Al₂O₃、SiO₂等杂质)为主要原料生产化工原料红矾钠(红矾钠的主要成分为重铬酸钠:Na₂Cr₂O₇·2H₂O),其主要工艺流程如下：

查阅资料得知:

i. 常温下，NaBiO₃不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将Cr³⁺转化为CrO₄^2－。

ii.

物质	开始沉淀的pH值	完全沉淀的pH值
Fe(OH)3	2.7	3.7
Al(OH)3	3.4	4.4
Cr (OH)3	4.6	5.9
Fe(OH)2	7.5	9.7
Bi(OH)3	0.7	4.5

回答下列问题:

（1）反应之前先将矿石粉碎的目的是                  。

（2）操作I、III、IV用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和__________（填仪器名称）。

（3）写出④反应的离子反应方程式                            。

（4）⑤中酸化是使CrO₄^2－转化为Cr₂O₇^2－，写出该反应的离子方程式             。

（5）将溶液H经过下列操作，蒸发浓缩，__________，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠。

（6）取一定质量的固体D溶解于200mL的硫酸中，向所得溶液中加入5mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V关系如图所示，则硫酸的浓度为          ，固体D中含Fe化合物的物质的量为           。

Answer

（14分）（每空2分）（1）增大反应物的接触面积,加快反应速率 （2）漏斗 烧杯

（3）3NaBiO3 + 2Cr3+ + 7OH－+ H2O＝2CrO42－ + 3Na+ + 3Bi(OH)3↓

（4）2CrO42－+2H+ Cr2O72－+H2O （5）冷却结晶 （6）2.5 mol·L－1； 0.1mol

【解析】

试题分析：（1）矿石粉碎可以增大反应物的接触面积，加快反应速率。

（2）操作I、III、IV均是过滤，则用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和漏斗、烧杯。

（3）常温下，NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将Cr3+转化为CrO42－，则④反应的离子反应方程式为3NaBiO3 + 2Cr3+ + 7OH－+ H2O＝2CrO42－ + 3Na+ + 3Bi(OH)3↓。

（4）⑤中酸化是使CrO42－转化为Cr2O72－，在转化过程中元素化合价不变，则该反应的离子方程式为2CrO42－+2H+ Cr2O72－+H2O。

（5）从溶液中得到晶体的一般操作是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠。

（6）根据图像可知加入氢氧化钠时没有立即产生沉淀，这说明酸过量，首先发生酸碱中和。当沉淀不再发生变化时需要氢氧化钠是180ml。继续加入氢氧化钠沉淀开始减小，即氢氧化铝开始溶解，溶解氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液是40mol，则生成氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液体积是120ml，所以与铁离子反应的氢氧化钠溶液体积是60ml，物质的量是0.06mol/L×5mol/L＝0.3mol，所以根据方程式Fe3＋＋3OH—＝Fe(OH)3↓，所以铁离子是0.1mol。沉淀达到最大值时溶液中的溶质是硫酸钠，则根据原子守恒可知硫酸钠的物质的量是0.2L×5mol/L/2＝0.5mol，则硫酸的浓度是0.5mol÷0.2/L＝2.5mol/L。

考点：考查物质制备工艺流程图的分析与应用