Question

重铬酸钾（K₂Cr₂O₇)是常用的氧化剂，工业上以铬铁矿（含有Cr₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等）为原料制备重铬酸钾的流程如下。

已知:NaFeO₂遇水强烈水解。

请回答下列问题：

（1）将矿石粉碎的目的是_________。

（2）高温灼烧后产物中含有NaFeO₂、Na₂CrO₄等成份，写出生成Na₂CrO₄的化学方程式____________。

（3）“滤渣1”中有红褐色物质，写出生成该物质的离子方程式______________。

（4）“滤渣2”中主要成分是A1(OH)₃和 ___________。

（5）“酸化”反应的离子方程式为2CrO₄^2-(aq)+2H⁺(aq)Cr₂O₇^2-(aq)+H₂O。在25℃时，取Na₂CrO₄溶液进行酸化实验，测得部分实验数据如下:

表格中b=__________；若反应达到平衡时，溶液的pH=1，则该反应的平衡常数K=__________；

（6）简要说明Na₂CrO₇溶液中加入KCl固体，“结品”析出K₂Cr₂O₇晶体的原因_________________。

Answer

（1）增大反应物接触面积，提高原料的利用率（2分）

（2）2Cr2O3+3O2+8NaOH4Na2CrO4+4H2O

（3）FeO2-+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-（2分）

（4）H2SiO3（2分）

（5）9.5×10-2（2分） 9.5×104（2分）

（6）在此温度下，K2Cr2O7的溶解度受温度影响较大，氯化钠的溶解度受温度影响较小（2分）

【解析】

试题分析：铁矿石通常含有Cr2O3、FeO、Al2O3、SiO2 等，将铬铁矿和烧碱、氧气混合焙烧得到Na2CrO4、NaFeO2，而SiO2与NaOH发生反应生成Na2SiO3，Al2O3与NaOH发生反应，生成NaAlO2，所以还含有Na2SiO3、NaAlO2，由于NaFeO2会发生强烈水解，滤渣1中有红褐色物质，可推知NaFeO2水解生成Fe(OH)3，调节溶液pH，使NaAlO2、Na2SiO3反应转化为H2SiO3、Al(OH)3沉淀，过滤除去，滤液2主要是Na2CrO4，加入硫酸酸化，溶质变为Na2Cr2O7，然后加入KCl固体，利用溶解度不同或者受温度影响不同，结晶得到K2Cr2O7晶体，采用过滤方法得到K2Cr2O7晶体。

（1）根据化学反应速率的影响因素，将矿石粉碎的目的是增大反应物接触面积，提高原料的利用率。

（2）根据工艺流程可知，Cr2O3、氧气和NaOH反应生成Na2CrO4和水，根据得失电子守恒和原子守恒配平，化学方程式为2Cr2O3+3O2+8NaOH4Na2CrO4+4H2O。

（3）NaFeO2会发生强烈水解生成氢氧化钠与氢氧化铁，反应离子方程式为FeO2-+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-。

（4）根据上述分析，“滤渣2”中主要成分是A1(OH)3和 H2SiO3。

（5）根据“酸化”反应的离子方程式2CrO42-(aq)+2H+(aq)Cr2O72-(aq)+H2O，3s时c(Cr2O72-)=1/2（0.20-0.01）=9.5×10-2mol/L；与4s时的浓度相等，所以3s时处于平衡状态，反应达到平衡时，溶液的pH=1，该反应平衡常数K=c(Cr2O72-)÷[c2(CrO42-)×c2(H＋)]=9.5×10-2÷[(1.0×10-2)2×0.12]= 9.5×104。

（6）Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体，结晶析出K2Cr2O7晶体的原因是在此温度下，K2Cr2O7的溶解度受温度影响较大，氯化钠的溶解度受温度影响较小。

考点：考查制备实验方案的设计与评价。