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+7O₂

750℃

8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃

750℃

2NaAlO₂+CO₂↑；
③Cr₂CO₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺
根據(jù)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(jié)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(fā)濃縮、

 

、過濾、

 

、干燥．
（4）如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

 

．

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

（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ng樣品，加入過量

 

（填寫試劑）、溶解、過濾、再質量分數(shù)為

 

（填寫試劑）、…灼燒、冷卻、稱量，得干燥固體mg．計算祥品中氫氧化鋁的

 

（用含m、n的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點：常見金屬元素的單質及其化合物的綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：鉻鐵礦通過焙燒，生成Na₂CrO₄、Fe₂O₃、MgO和NaAlO₂的混合體系，然后加水溶解得固體Fe₂O₃、MgO和溶液Na₂CrO₄、NaAlO₂，再調節(jié)溶液的PH，使偏鋁酸鹽完全沉淀，繼續(xù)調節(jié)溶液的PH使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，最后向所得溶液中加入氯化鉀，生成溶解度極小的K₂Cr₂O₇，
（1）依據(jù)流程圖和題干反應分析判斷固體X的成分；通常PH試紙只能測定溶液PH的整數(shù)，測定PH是小數(shù)的需要用精確試紙或pH計；
（2）結合流程圖和反應過程中得到物質分析，酸化步驟用醋酸調節(jié)溶液pH＜5為了轉化CrO₄^2-離子為Cr₂O₇^2-；
（3）溶液中得到溶質晶體的方法是蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌步驟分析回答；
（4）依據(jù)物質溶解度比較分析，反應向溶解度曉得方向進行；
（5）利用氫氧化鋁是兩性氫氧化物和強堿反應溶解，少量鎂、鐵的難溶化合物不溶解；分離提取溶液中的偏鋁酸鈉可以根據(jù)實驗室制取氫氧化鋁沉淀的方法進行，通入二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀；灼燒后得到氧化鋁，依據(jù)元素守恒計算得到；

解答： 解：（1）鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO?Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質，加入氧氣和碳酸鈉，發(fā)生反應為：
①4FeO?Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂

750℃

8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃

750℃

2NaAlO₂+CO₂↑；
③Cr₂CO₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺
操作Ⅰ是過濾得到固體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，
故答案為：Fe₂O₃、MgO；pH計或精密pH試紙；
（2）酸化步驟用醋酸調節(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-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，加入酸，氫離子濃度增大，平衡左移，作用是使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-，故答案為：使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-；
（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，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到晶體，
故答案為：冷卻結晶，洗滌；
（4）依據(jù)圖表物質的溶解度分析對比，操作Ⅲ發(fā)生反應的化學方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇↓+2NaCl；說明K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇�。ɑ蛩姆N物質中K₂Cr₂O₇的溶解度最小），
故答案為：K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四種物質中K₂Cr₂O₇的溶解度最�。�；
（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先利用氫氧化鋁的兩性，用氫氧化鈉溶液溶解氫氧化鋁過濾得到濾液中通入二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，灼燒干燥得到氧化鋁干燥固體m g，依據(jù)鋁元素守恒計算，樣品中氫氧化鋁的質量分數(shù)=

mg 156g/mol ×2×78g/mol

ng

×100%=

26m

17n

，故答案為：NaOH溶液；通入過量二氧化碳；

26m

17n

；

點評：本題考查了物質制備流程和方案的分析判斷，物質性質的應用，題干信息的分析理解，操作步驟的注意問題和基本操作方法是解題關鍵，題目難度中等．