Question

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⁺
（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(diào)節(jié)溶液pH＜5，其目的是_________________________________。

物質	溶解度/(g/100g水)
	0°C	40°C	80°C
KCl	28	40.1	51.3
NaCl	35.7	36.4	38
K2Cr2O7	4.7	26.3	73
Na2Cr2O7	163	215	376

 
（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(fā)濃縮、              、
過濾、_______、干燥。
（4）右表是相關物質的溶解度數(shù)據(jù)，操作Ⅲ發(fā)生反應的化學方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl→K₂Cr₂O₇↓+2NaCl。該反應在溶液中能發(fā)生的理由是_______________。
（5）酸性溶液中過氧化氫能使Cr₂O₇^2-生成藍色的過氧化鉻（CrO₅分子結構為), 該反應可用來檢驗Cr₂O₇^2-的存在。寫出反應的離子方程式：                                                。
該反應                   (填“屬于”或“不屬于”)氧化還原反應。
（6）稱取重鉻酸鉀試樣2.500g配成250mL溶液,取出25mL與碘量瓶中,加入10mL2mol/ L  H₂SO₄和足量碘化鉀（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺)，放于暗處5min。然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃標準溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2—＝2I^-+S₄O₆^2—）。
①判斷達到滴定終點的依據(jù)是                                           ；
②若實驗中共用去Na₂S₂O₃標準溶液40.00mL，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為         。（保留3位有效數(shù)字, K₂Cr₂O₇的摩爾質量為294g/mol）。

Answer 1

（16分）（1）Fe₂O₃、MgO（2分，有錯即為0分，少一個扣1分）；pH計或精密pH試紙。（1分，
答pH試紙或廣泛pH試紙不給分）
（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�。�1分）（或四種物質中K₂Cr₂O₇的溶解度最小）。
（5）Cr₂O₇^2- + 4H₂O₂ +2H⁺＝ 2CrO₅ + 5H₂O （2分）      不屬于（1分）
（6）①溶液藍色恰好褪色為滴定終點（2分）
②94.1%（4分，在±0.1%范圍內(nèi)不扣分，有效數(shù)字錯扣2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，因此加入氧氣和碳酸鈉發(fā)生反應為①4FeO?Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑、②Na₂CO₃+Al₂O₃2NaAlO₂+CO₂↑、③Cr₂O₇^2-+H₂O2CrO₄^2-+2H⁺。氧化鐵、氧化鋁不溶于水，操作Ⅰ是過濾，因此得到固體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(shù)，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(diào)節(jié)溶液pH＜5，依據(jù)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⁺可知，加入酸，溶液中氫離子濃度增大，平衡左移，所以目的是使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-。
（3）對于易溶性物質，從溶液得到晶體的操作一般是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾，將得到的晶體洗滌干燥即可。因此要獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：加入KCl固體、蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到晶體。
（4）依據(jù)表中物質的溶解度數(shù)據(jù)分析對比，依據(jù)操作Ⅲ發(fā)生反應的化學方程式Na₂Cr₂O₇+2KCl＝K₂Cr₂O₇↓+2NaCl可知，該反應之所以能發(fā)生是因為K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四種物質中K₂Cr₂O₇的溶解度最�。�。
（5）酸性溶液中過氧化氫能使Cr₂O₇^2-生成藍色的過氧化鉻，由于溶液顯酸性，因此反應物還有氫離子參加，根據(jù)原子守恒可知，生成物還有水生成，因此反應的離子方程式為Cr₂O₇^2- + 4H₂O₂ +2H⁺＝2CrO₅ + 5H₂O。根據(jù)CrO₅分子結構可知，該化合物中Cr元素的化合價仍然是＋6價，其中氧元素的化合價有4個－1價的，1個－2價的，因此該反應前后元素的化合價均沒有發(fā)生變化，所以反應不是氧化還原反應。
（6）①由于碘單質遇淀粉顯藍色，所以根據(jù)反應I₂+2S₂O₃^2—＝2I^-+S₄O₆^2—可知，判斷達到滴定終點的依據(jù)是溶液藍色恰好褪色且半分鐘不恢復即為滴定終點。
②根據(jù)反應Cr₂O₇^2-＋6I^－+14H⁺＝2Cr^3＋＋3I₂+ 7H₂O、I₂+2S₂O₃^2—＝2I^-+S₄O₆^2—可知
Cr₂O₇^2-～～～3I₂～～～6S₂O₃^2—
1mol                6mol
n（K₂Cr₂O₇）  0.1200mol/L×0.04L
即＝
解得n（K₂Cr₂O₇）＝0.0008mol
所以2.500g重鉻酸鉀試樣中重鉻酸鉀的物質的量＝×0.0008mol＝0.008mol
質量＝0.008mol×294g/mol＝2.352g
因此所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為×100%＝94.1%