Question

重鉻酸鉀是（K₂Cr₂O₇）工業生產和實驗室的重要氧化劑，實驗室模擬工業法用鉻酸鈉（Na₂CrO₄，其中有雜質Na₂SiO₃和NaAlO₂）制K₂Cr₂O₇的主要流程如下：

（1）操作①目的是

將SiO₃^2-和AlO₂^-轉化為沉淀而除去

．
（2）操作②酸化時，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-的離子方程式（該過程可逆）

2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O

．
（3）已知K₂Cr₂O₇的溶解度：S_373K=94.1g，S_273K=4.6g．操作③的步驟為：向酸化后的混合液中加入KCl，加熱蒸發使NaCl結晶析出后

趁熱過濾

（填操作），再將濾液

冷卻結晶

（填操作），得K₂Cr₂O₇晶體．
（4）K₂Cr₂O₇可用于測定工業廢水中的化學耗氧量（化學耗氧量即COD：每升水樣中還原性物質被氧化所需要的O₂質量）．某工業廢水樣100.00mL，酸化后加入0.01667mol?L^-1的K₂Cr₂O₇溶液，使水樣中還原性物質完全氧化（還原產物為Cr³⁺）．再用0.1000mol?L^-1的FeSO₄溶液滴定剩余的Cr₂O₇^2-．則計算廢水樣的COD需要測定的數據有

K₂Cr₂O₇溶液體積、FeSO₄溶液體積

．

Answer 1

分析：（1）根據AlO₂^-、SiO₃^2-水解平衡移動判斷產物；
（2）在酸性環境下，CrO₄^2-與H⁺離子反應生成Cr₂O₇^2-據此來書寫方程式；
（3）根據物質的溶解度隨溫度的變化：K₂Cr₂O₇的溶解度隨溫度的升高而增大，但是NaCl的受溫度影響不大來分析；
（4）根據題意廢水與K₂Cr₂O₇溶液發生氧化還原反應，再用Fe²⁺把多余的Cr₂O₇^2-反應：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，則與廢水反應反應的K₂Cr₂O₇的物質的量=加入的K₂Cr₂O₇的物質的量-與Fe²⁺反應的K₂Cr₂O₇的物質的量，利用2K₂Cr₂O₇～3O₂可求出廢水中化學耗氧量即COD，

解答：解：（1）由于硅酸鈉和偏鋁酸鈉在溶液中發生水解，SiO₃^2-+H₂O?HSiO₃^-+OH^-、HSiO₃^-+H₂O?H₂SiO₃+OH^-、AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-，降低pH有利于水解平衡向正反應方向移動，最終能使它們完全水解生成沉淀；
故答案為：將SiO₃^2-和AlO₂^-轉化為沉淀而除去；
（2）CrO₄^2-在酸性條件下與H⁺離子反應生成Cr₂O₇^2-，該反應為可逆反應，反應的離子方程式為2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（3）向Na₂Cr₂O₇溶液中加入KCl固體，加熱時，K₂Cr₂O₇的溶解度隨溫度的升高而增大，但是NaCl的受溫度影響不大，所以加熱蒸發使NaCl結晶析出后趁熱過濾，再將濾液冷卻結晶，得K₂Cr₂O₇晶體；
故答案為：趁熱過濾；冷卻結晶；
（4）廢水與K₂Cr₂O₇溶液發生氧化還原反應，再用Fe²⁺把多余的Cr₂O₇^2-反應：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，與廢水反應反應的K₂Cr₂O₇的物質的量=加入的K₂Cr₂O₇的物質的量-與Fe²⁺反應的K₂Cr₂O₇的物質的量，利用2K₂Cr₂O₇～3O₂可求出廢水中化學耗氧量即COD，所以需要的數據有：K₂Cr₂O₇溶液的濃度和體積，FeSO₄溶液的濃度和體積，
故答案為：K₂Cr₂O₇溶液體積、FeSO₄溶液體積；

點評：本題為綜合題，以鉻酸鈉制K₂Cr₂O₇的主要流程考查了物質的分離和提純、氧化還原反應、化學計算，題目難度較大，COD的計算原理為易錯點．