Question

【題目】以鉻鐵礦(主要成分為FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等雜質(zhì))為主要原料生產(chǎn)化工原料紅礬鈉(主要成分Na2Cr2O7·2H2O)，其主要工藝流程如下：

查閱資料得知：

ⅰ．常溫下，NaBiO3不溶于水，有強(qiáng)氧化性，在堿性條件下，能將Cr3+轉(zhuǎn)化為。

ⅱ．

金屬離子	Fe3+	Al3+	Cr3+	Fe2+	Bi3+
開(kāi)始沉淀的pH	2.7	3.4	5.0	7.5	0.7
沉淀完全的pH	3.7	4.9	5.9	9.7	4.5

回答下列問(wèn)題：

(1)Fe在元素周期表中的位置______________________________，反應(yīng)之前先將礦石粉碎的目的是__________________。

(2)步驟③加的試劑為_____________，此時(shí)溶液pH要調(diào)到5的目的______________。

(3)寫(xiě)出反應(yīng)④的離子反應(yīng)方程式______________________。

(4)⑤中酸化是使轉(zhuǎn)化為，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式_________________。

(5)將溶液H經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，洗滌，干燥即得紅礬鈉粗晶體，精制紅礬鈉則對(duì)粗晶體需要采用的操作是__________________(填操作名稱(chēng))。

Answer 1

【答案】第四周期第ⅤⅢ族 增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高鉻鐵礦的浸取率 NaOH溶液 Fe3+、Al3+均完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀而除去，而鉻離子不沉淀 3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2CrO+3Na++3Bi(OH)3 2CrO+2H+Cr2O+H2O 重結(jié)晶

【解析】

鉻鐵礦(主要成分為FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等雜質(zhì))，加入過(guò)量稀硫酸浸取，固體A為不溶于酸的SiO2，溶液B中含有Cr3+、Al3+、Fe2+，在B中加入過(guò)氧化氫將Fe2+氧化生成Fe3+，調(diào)節(jié)溶液pH可除去Fe3+、Al3+，生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，即固體D，溶液E主要含有Cr3+，在溶液E中加入NaBiO3和NaOH，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Bi(OH)3，同時(shí)Cr3+被氧化為CrO，所以溶液F主要含有Na2CrO4，酸化可得Na2Cr2O7，溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得Na2Cr2O72H2O，以此解答該題。

(1)Fe為26號(hào)元素，核外電子排布式為[Ar]3d64s2，位于第四周期第ⅤⅢ族；將礦石粉碎，可增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高鉻鐵礦的浸取率；

(2)步驟③加入的試劑是為了調(diào)節(jié)pH使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，從而除去，為了不引入新的雜質(zhì)，該試劑可以為NaOH溶液；根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知pH調(diào)到5時(shí)Fe3+、Al3+均完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀而除去，而鉻離子不沉淀；

(3)在溶液E中加入NaBiO3和NaOH，根據(jù)題目信息可知發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Cr3+被氧化為CrO，根據(jù)流程可知Bi元素轉(zhuǎn)化為Bi(OH)3，結(jié)合得失電子守恒和元素守恒可得反應(yīng)的離子方程式為3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2CrO+3Na++3Bi(OH)3；

(4)酸化使CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，反應(yīng)的離子方程式為2CrO+2H+Cr2O+H2O；

(5)通過(guò)重結(jié)晶的方法可以進(jìn)一步提純粗晶體，得到精制紅礬鈉。