Question

16．重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有硅、鋁等雜質(zhì)．制備流程如圖所示：

回答下列問題：
（1）步驟①的主要反應(yīng)為：FeO•Cr₂O₃+Na₂CO₃+NaNO₃$\stackrel{高溫}{→}$ Na₂CrO₄+Fe₂O₃+CO₂+NaNO₂
上述反應(yīng)配平后FeO•Cr₂O₃與NaNO₃的系數(shù)比為2：7．該步驟不能使用陶瓷容器，原因是二氧化硅與碳酸鈉高溫下反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳．
（2）濾渣1中含量最多的金屬元素是Fe，濾渣2的主要成分是Al（OH）₃及含硅雜質(zhì)．
（3）步驟④調(diào)濾液2的pH使之變小（填“大”或“小”），原因是2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O（用離子方程式表示）．
（4）有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示．向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K₂Cr₂O₇固體．冷卻到d（填標(biāo)號）得到的K₂Cr₂O₇固體產(chǎn)品最多．

a.80℃b.60℃c.40℃d.10℃
步驟⑤的反應(yīng)類型是復(fù)分解反應(yīng)．
（5）某工廠用m₁ kg 鉻鐵礦粉（含Cr₂O₃ 40%）制備K₂Cr₂O₇，最終得到產(chǎn)品 m₂ kg，產(chǎn)率為$\frac{{m}_{2}}{\frac{{m}_{1}×40%}{152g/mol}×294g/mol}$×100%．

Answer 1

分析 鉻鐵礦的主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有硅、鋁等雜質(zhì)，制備重鉻酸鉀，由制備流程可知，步驟①的主要反應(yīng)為FeO•Cr₂O₃+Na₂CO₃+NaNO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CrO₄+Fe₂O₃+CO₂+NaNO₂，Cr元素的化合價(jià)由+3價(jià)升高為+6價(jià)，F(xiàn)e元素的化合價(jià)由+2價(jià)升高為+3價(jià)，N元素的化合價(jià)由+5價(jià)降低為+3價(jià)，由電子、原子守恒可知，反應(yīng)為2FeO•Cr₂O₃+4Na₂CO₃+7NaNO₃$\stackrel{高溫}{→}$ 4Na₂CrO₄+Fe₂O₃+4CO₂+7NaNO₂，該步驟中若使用陶瓷，二氧化硅與碳酸鈉高溫下反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，則使用鐵坩堝，熔塊水浸過濾分離出濾渣1含F(xiàn)e₂O₃，濾液1中含NaAlO₂、Na₂CrO₄，調(diào)節(jié)pH過濾分離出Al（OH）₃、Si，濾液2中含Na₂CrO₄，④中調(diào)節(jié)pH發(fā)生2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，濾液3含Na₂Cr₂O₇，由水中的溶解度：Na₂Cr₂O₇＞K₂Cr₂O₇，可知⑤中向Na₂Cr₂O₇溶液中加入KCl固體后得到K₂Cr₂O₇，溶解度小的析出，以此來解答．

解答 解：（1）由上述分析可知步驟①的主要反應(yīng)為2FeO•Cr₂O₃+4Na₂CO₃+7NaNO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 4Na₂CrO₄+Fe₂O₃+4CO₂+7NaNO₂，則FeO•Cr₂O₃與NaNO₃的系數(shù)比為2：7，該步驟不能使用陶瓷容器，原因是二氧化硅與碳酸鈉高溫下反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，
故答案為：2：7；二氧化硅與碳酸鈉高溫下反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳；
（2）由上述分析可知，濾渣1含F(xiàn)e₂O₃，濾渣1中含量最多的金屬元素是Fe，濾渣2的主要成分是Al（OH）₃及含硅雜質(zhì)，
故答案為：Fe；Al（OH）₃；
（3）④中調(diào)節(jié)pH發(fā)生2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，則步驟④調(diào)濾液2的pH使之變小，增大氫離子濃度，平衡正向移動(dòng)，利于生成Cr₂O₇^2-，
故答案為：��；2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
（4）向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K₂Cr₂O₇固體，由溶解度可知，冷卻到40℃K₂Cr₂O₇固體的溶解度在四種物質(zhì)中較小、且溶解度較大，過濾分離產(chǎn)品最多，10℃時(shí)最合適；步驟⑤發(fā)生Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇↓+2NaCl，反應(yīng)類型是復(fù)分解反應(yīng)，
故答案為：d；復(fù)分解反應(yīng)；
（5）用m₁ kg 鉻鐵礦粉（含Cr₂O₃ 40%）制備K₂Cr₂O₇，最終得到產(chǎn)品 m₂ kg，產(chǎn)率為$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$，由Cr原子守恒可知，則產(chǎn)率為$\frac{{m}_{2}}{\frac{{m}_{1}×40%}{152g/mol}×294g/mol}$×100%，
故答案為：$\frac{{m}_{2}}{\frac{{m}_{1}×40%}{152g/mol}×294g/mol}$×100%．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握流程中發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離提純、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意元素化合物知識(shí)與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，題目難度不大．