Question

（14分）鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO·Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質，以下是以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）的流程圖：

已知：①4FeO?Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃2NaAlO₂+CO₂↑；
③Cr₂CO₇^2-+H₂O2CrO₄^2-+2H⁺
根據題意回答下列問題：
（1）固體X中主要含有      （填寫化學式）；要檢測酸化操作中溶液的pH是否等于4．5，應該使用   ______________   （填寫儀器或試劑名稱）。
（2）酸化步驟用醋酸調節溶液pH＜5，其目的是  _______________________ 。
（3）操作Ⅲ有多步組成，獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：加入KCl固體、蒸發濃縮、         、過濾、       、干燥。
（4）下表是相關物質的溶解度數據，操作III發生反應的化學方程式是：Na₂Cr₂O₇ + 2KCl＝K₂Cr₂O₇ ↓+ 2NaCl，該反應在溶液中能發生的理由是_____________________________。

物質		KCl	NaCl	K2Cr2O7	Na2Cr2O7
溶解度（g/100g水）	0℃	28	35．7	4．7	163
	40℃	40．1	36．4	26．3	215
	80℃	51．3	38	73	376

 
（5）副產品Y主要含氫氧化鋁，還含少量鎂、鐵的難溶化合物及可溶性雜質，精確分析Y中氫氧化鋁含量的方法是稱取n g樣品，加入過量        ____ （填寫試劑）、溶解、過濾、再       （填寫試劑）、……灼燒、冷卻、稱量，得干燥固體m g。計算祥品中氫氧化鋁的質量分數為    （用含m、n的代數式表示）。

Answer 1

(13分)（1）Fe₂O₃、MgO(2分)PH計或pH試紙(1分)（2）使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-(1分)
（3）冷卻結晶、洗滌(各1分)
（4）K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四種物質中K₂Cr₂O₇的溶解度最小）(2分)
（5）NaOH溶液、通入過量二氧化碳。(各1分，合理答案也給分)； (3分)

試題分析：（1）鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO?Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質，加入氧氣和碳酸鈉，發生反應為：①4FeO?Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑、②Na₂CO₃＋Al₂O₃2NaAlO₂＋CO₂↑、③Cr₂CO₇^2-+H₂O2CrO₄^2-+2H⁺，操作Ⅰ是過濾得到固體X為Fe₂O₃、MgO；要檢測酸化操作中溶液的pH是否等于4．5，普通pH試紙只能測定溶液pH到整數，是近似測定，準確測定需要用pH計或精確pH試紙；
（2）酸化步驟用醋酸調節溶液pH＜5，依據流程圖中物質的轉化和制備目的可知，結合反應平衡Cr₂O₇^2-+H₂O2CrO₄^2-+2H⁺，加入酸，氫離子濃度增大，平衡左移，作用是使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2--；
（3）操作Ⅲ有多步組成，獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：加入KCl固體、蒸發濃縮，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到晶體；
（4）依據圖表物質的溶解度分析對比，操作Ⅲ發生反應的化學方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl＝K₂Cr₂O₇↓+2NaCl，這說明K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四種物質中K₂Cr₂O₇的溶解度最小）；
（5）副產品Y主要含氫氧化鋁，還含少量鎂、鐵的難溶化合物及可溶性雜質，精確分析Y中氫氧化鋁含量的方法是先利用氫氧化鋁的兩性，用氫氧化鈉溶液溶解氫氧化鋁過濾得到濾液中通入二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，灼燒干燥得到氧化鋁干燥固體m g，依據鋁元素守恒計算，樣品中氫氧化鋁的質量分數＝×100%＝。