Question

【題目】工業上常以鉻鐵礦（主要成分為亞鉻酸亞鐵FeCr2O4，還含有Al2O3、SiO2等雜質）為主要原料生產紅礬鈉（Na2Cr2O7），某實驗小組模擬其流程如下圖所示：

（1）FeCr2O4中Cr的化合價為____________，步驟①焙燒時所用的儀器名稱為_________；步驟①中生成Na2CrO4的化學方程式為________________________。

（2）步驟①煅燒反應極慢，需要升溫至純堿呈熔融狀態，反應速率才加快，其主要原因為________。

（3）步驟②過濾時所用到的玻璃儀器有________________；

（4）涉驟③用硫酸將溶液的pH調至中性，所得濾渣2的主要成分是__________、__________；

（5）步驟④向濾液2加入硫酸酸化過程中，溶液由黃色變為橙色，反應的離子方程式為___________。

（6）下圖是Na2Cr2O7·2H2O和Na2SO4的溶解度曲線，步驟④中獲得副產品Na2SO4的實驗操作方法為____________________。

Answer 1

【答案】 +3 （鐵）坩堝 4FeCrO4+7O2+ 8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 純堿熔化后，增大反應物的接觸面積，使反應速率加快 漏斗、燒杯、玻璃棒 H2SiO3（H4SiO3或 SiO2·H2O）、Al(OH)3 2CrO42- + 2H+ = Cr2O72-+ H2O 將濾液2加熱濃縮后趁熱過濾得副產品 Na2SO4 〉

【解析】反應① 4FeCrO4+7O2＋ 8Na2CO3 2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 ② NaFeO2和水反應會產生紅褐色沉淀，即NaFeO2+2H2O=NaOH+Fe(OH)3 ↓，生成的氫氧化鈉和氧化鋁反應生成偏鋁酸鈉，和二氧化硅反應生成硅酸鈉，濾液1的成分除Na2CrO4外，還含有偏鋁酸鈉和硅酸鈉，③調節PH至中性，濾液1中含有Na2SiO3、NaAlO2，調節pH可生成Al(OH)3 、H2SiO3，④Cr2O72－+H2O 2CrO42－+2H＋，所以濾液2中的鉻酸鈉轉化為Na2Cr2O7溶液應采取的措施是加硫酸酸化。

（1）根據化合價規則：化合物中各個元素的化合價代數和是0，Fe是+2價，O是-2價，所以FeCr2O4中Cr元素的化合價是+3，故答案為：+3；步驟①焙燒時，原料中有Na2CO3，不能用硅酸鹽坩堝，故所用的儀器名稱為（鐵）坩堝 ；步驟①中FeCr2O4中亞鐵被氧化，空氣中O2為氧化劑，方程式為 4FeCrO4+7O2+ 8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 ；（2）步驟①煅燒反應極慢，需要升溫至純堿呈熔融狀態，變成液體后離子接觸機會增多，反應速率加快，使反應速率加快；（3）步驟②過濾時所用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒，（4）涉驟③用硫酸將溶液的pH調至中性，SiO32―＋2H2O=H2SiO3＋2OH― ，AlO2―＋2H2OAl(OH)3＋OH― ，所得濾渣2的主要成分是H2SiO3（H4SiO3或 SiO2·H2O）、Al(OH)3 ；（5）步驟④向濾液2加入硫酸酸化過程中，溶液由黃色變為橙色，鉻酸鈉轉化為Na2Cr2O7溶液，2CrO42- + 2H+ = Cr2O72-+ H2O；（6）由溶解度曲線圖加熱時，重鉻酸鈉的溶解度隨溫度的升高而增大，而Na2SO4在溫度較高時溶解度卻較小，將濾液2加熱濃縮后趁熱過濾得副產品 Na2SO4 。