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。

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)Fe在元素周期表中的位置______________________________，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中酸化是使转化为，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

第四周期第ⅤⅢ族 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 NaOH溶液 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 3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2CrO+3Na++3Bi(OH)3 2CrO+2H+⇌Cr2O+H2O 重结晶

【解析】

铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质)，加入过量稀硫酸浸取，固体A为不溶于酸的SiO2，溶液B中含有Cr3+、Al3+、Fe2+，在B中加入过氧化氢将Fe2+氧化生成Fe3+，调节溶液pH可除去Fe3+、Al3+，生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，即固体D，溶液E主要含有Cr3+，在溶液E中加入NaBiO3和NaOH，发生氧化还原反应生成Bi(OH)3，同时Cr3+被氧化为CrO，所以溶液F主要含有Na2CrO4，酸化可得Na2Cr2O7，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶可得Na2Cr2O7•2H2O，以此解答该题。

(1)Fe为26号元素，核外电子排布式为[Ar]3d64s2，位于第四周期第ⅤⅢ族；将矿石粉碎，可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)步骤③加入的试剂是为了调节pH使Al3+、Fe3+转化为沉淀，从而除去，为了不引入新的杂质，该试剂可以为NaOH溶液；根据表格数据可知pH调到5时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；

(3)在溶液E中加入NaBiO3和NaOH，根据题目信息可知发生氧化还原反应，Cr3+被氧化为CrO，根据流程可知Bi元素转化为Bi(OH)3，结合得失电子守恒和元素守恒可得反应的离子方程式为3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2CrO+3Na++3Bi(OH)3；

(4)酸化使CrO42-转化为Cr2O72-，反应的离子方程式为2CrO+2H+⇌Cr2O+H2O；

(5)通过重结晶的方法可以进一步提纯粗晶体，得到精制红矾钠。