Question

（本題共12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+ 2 Fe₂O₃ + 8CO₂↑；

②Na₂CO₃ + Al₂O₃2NaAlO₂+ CO₂↑；③ Cr₂O₇^2－+ 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_______________。

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 。計算樣品中氫氧化鋁的質量分數為_________（用含m、n的代數式表示）。

6．六價鉻有毒，而Cr³⁺相對安全。工業含鉻（CrO₃）廢渣無害化處理的方法之一是干法解毒，用煤不完全燃燒生成的CO還原CrO₃。在實驗室中模擬這一過程的裝置如下：

CO由甲酸脫水制得；實驗結束時熄滅酒精燈的順序是_________________________。

 

Answer 1

（本題共12分）

1．Fe₂O₃、MgO（2分）。pH計或精密pH試紙。

2．使CrO₄^2－轉化為Cr₂O₇^2－

3．冷卻結晶、洗滌。

4．K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四種物質中K₂Cr₂O₇的溶解度最小）。

5． NaOH溶液、通入過量二氧化碳。（2分）。

6．III、I、IV

解析:本工藝流程可理解為：

1．原料經焙燒主要發生下面兩個反應：

①4FeO·Cr₂O₃+ 8Na₂CO₃+7O₂8Na₂CrO₄ + 2 Fe₂O₃ + 8CO₂↑；

②Na₂CO₃ + Al₂O₃2NaAlO₂+ CO₂↑

用水浸取后，氣體CO₂ 逸出，Na₂CrO₄、NaAlO₂ 溶于水，而過濾出的不溶物X主要是Fe₂O₃、MgO

2．加入醋酸調pH到7~8，目的是使NaAlO₂ 變為固體Y：Al（OH）₃

由反應③ Cr₂O₇^2－+ H₂O2CrO₄^2－ + 2H⁺ 可知當繼續調pH<5時，CrO₄^2－轉化為Cr₂O₇^2－

3、4．在此酸化后的溶液中加入KCl，經反應Na₂Cr₂O₇+2KCl → K₂Cr₂O₇↓+2NaCl，可得到K₂Cr₂O₇晶體；此反應只所以能發生，由題表中的數據可知，在較低溫度下，各物質中K₂Cr₂O₇的溶解度最小，并且自高溫至低溫溶解度的減小的最多。所以獲得K₂Cr₂O₇晶體一般是先在高溫下得到其高濃度溶液，操作依次是：加入KCl固體、蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥

5．根據氫氧化鋁的兩性，一般是使其溶于強堿溶液，再通往CO₂ 析出純凈的氫氧化鋁。

6．CO的實驗室制取方法一般是HCOOH脫水。實驗結束時應注意實驗安全、并且防二次氧化，先熄滅III裝置中的燈，再熄滅I中的燈，停止通CO，最后熄滅IV中的燈，以防污染空氣。