Question

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(主要成分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．

金属离子	Fe^3+	Al^3+	Cr^3+	Fe^2+	Bi^3+
开始沉淀的pH	2.7	3.4	5.0	7.5	0.7
沉淀完全的pH	3.7	4.9	5.9	9.7	4.5

回答下列问题：

（1）反应之前先将矿石粉碎的目的是__________________。

（2）步骤③加的试剂为_____________，此时溶液pH要调到5的目的_______________ 。

（3）写出反应④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经过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠粗晶体，精制红矾钠则对粗晶体需要采用的操作是__________________(填操作名称)。

Answer

增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高铬铁矿的浸取率 氢氧化钠溶液或NaOH溶液 使Fe3+、Al3+均完全转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀而除去 3NaBiO3+2Cr3++7OH－+H2O=3Bi(OH)3+2CrO42－+3Na+ CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O 重结晶

【解析】

铬铁矿加入过量的硫酸，反应生成硫酸亚铁和硫酸铬、硫酸铝，二氧化硅不溶于硫酸，所以固体A为二氧化硅，溶液B中加入过氧化氢，将亚铁离子氧化成铁离子，加入碱调节pH使铁离子和铝离子沉淀，根据表格数据分析，控制pH到5，固体D为氢氧化铁和氢氧化铝，溶液E中加入铋酸钠和少量氢氧化钠溶液，反应生成Na2CrO4，酸化将其变成重铬酸钠，最后重结晶得到红矾钠，据此解答。

(1) 为了增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高铬铁矿的浸取率，反应之前先将矿石粉碎，

故答案为：增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高铬铁矿的浸取率；

(2) 根据表格数据分析，步骤③加的试剂为氢氧化钠溶液或NaOH溶液；此时溶液pH要调到5的目的使Fe3+、Al3+均完全转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀而除去，而铬离子不沉淀；

故答案为：NaOH溶液；使Fe3+、Al3+均完全转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀而除去；

(3) 反应④中铋酸钠将硫酸铬氧化生成铬酸钠同时生成氢氧化铋，离子反应方程式为 3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=3Bi(OH)3+2CrO42-+3Na+，

故答案为：3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=3Bi(OH)3+2CrO42-+3Na+；

(4) ⑤中酸化是使CrO42－转化为Cr2O72－，离子方程式2CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O，

故答案为：2CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O；

(5) 将溶液H经过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠粗晶体，此操作为重结晶，

故答案为：重结晶。