Question

红矾钠(重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇•2H₂O)是重要的基本化工原料，应用领域十分广泛。

（1）实验室中红矾钠可用铬铁矿(主要成分：FeO•Cr₂O₃)利用以下过程来制取。

①步骤I中反应的化学方程式为：4FeO•Cr₂O₃(s)+8Na₂CO₃(s)+7O₂═8Na₂CrO₄(s)+2Fe₂O₃(s)+8CO₂该反应的化学平衡常数的表达式为_____________，在常温下该反应速度极慢，下列措施中能使反应速率增大的是_____________；

A．升高温度       B．通入过量的空气    C．将原料粉碎   D．增加纯碱的用量

②步骤II中所得溶液显碱性，其中除含有Na₂CrO₄外还含有铝、硅元素的化合物，它们的化学式可能是_____________；

③步骤III需将溶液的pH调至7～8并煮沸，其目的是_____________；

④步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为：_____________；

（2）将红矾钠与KC1固体1：2(物质的量比)混合溶于水后经适当操作可得到K₂Cr₂O₇晶体，反应方程式为：Na₂CrO₄+2KCl=K₂Cr₂O₇+2NaCl(已知NaCl的溶解度受温度影响小，K₂Cr₂O₇的溶解度受温度影响大)，基本实验步骤为：①溶解；②_____________、③_____________、④冷却、结晶，过滤，得到K₂Cr₂O₇晶体．

Answer

（1）①K=；ABC；②NaA1O2[或NaA1(OH)4]、Na2SiO3；

③除去A1O-2、SiO32-等杂质；④2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O；（2）蒸发浓缩； 趁热过滤

【解析】

试题分析：（1）①反应4FeO•Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2=8Na2CrO4(s)+2Fe2O3+8CO2中，FeO•Cr2O3、Na2CO3、Na2CrO4、Fe2O3为固体，在平衡常数表达式中不需要出现，则该反应的平衡常数表达式为：K=；A、升高温度，可以加快反应速率，故A正确；B、通入过量的空气，增大了氧气的量，可以加快反应速率，故B正确；C、将原料粉碎，增大了接触面积，可以加快反应速率，故C正确；D、纯碱是固体，不涉及浓度问题，所以改变纯碱的量，不能改变反应速率，故D错误；故答案为：；ABC；

②氧化铝、二氧化硅能够与氢氧根离子反应生成偏铝酸钠、硅酸钠，则碱性条件下，铝元素与硅元素的存在形式为NaAlO2、Na2SiO3，故答案为：NaA1O2[或NaA1(OH)4]、Na2SiO3；

③步骤Ⅲ需将溶液的pH调至7～8并煮沸，NaAlO2、Na2SiO3等杂质可以以沉淀的形式除去，故答案为：除去A1O-2、SiO32-等杂质；

④该步骤是CrO42-到Cr2O72-的转化，反应的离子方程式为：2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O，故答案为：2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O；

（2）根据Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl，向Na2Cr2O7中加入KCl固体，加热时重铬酸钾溶解度随着温度的升高而增大，但氯化钾的溶解度受温度的影响不大，则获得K2Cr2O7的操作方法分别为：溶解、蒸发浓缩、趁热过滤、冷却、结晶、过滤、干燥，故答案为：蒸发浓缩；趁热过滤。

【考点定位】考查制备实验方案的设计

【名师点晴】本题考查了实验方案的设计。明确实验目的为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学实验能力，注意掌握物质制备方案的设计原则。本题中铬矾钠在碳酸钠加热条件下被氧气氧化成铬酸钠，同时亚铁离子被氧化成氧化铁，再加氢氧化钠溶液，过滤得铬酸钠溶液，将铬酸钠溶液用硫酸酸化可得重铬酸钠溶液，再经过蒸发浓缩降温结晶可得重铬酸钠晶体。