铬铁矿(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等杂质,以铬铁矿为原料制备重铬*钾(K2Cr2O7)的工艺...
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铬铁矿(FeCr2O4)中含有Al2O3、Fe2O3等杂质,以铬铁矿为原料制备重铬*钾(K2Cr2O7)的工艺流程示意图如下(部分*作和条件略):
(1)铬铁矿(FeCr2O4)改写为氧化物的形式为______________________。
(2)反应①中发生了两个主要反应,其中一个主要反应的化学方程式为Na2CO3 + Al2O3 2NaAlO2 + CO2↑,另一个主要反应的化学方程式为_____________________。
(3)写出反应②中生成固体B的离子方程式_______________________。
(4)下表是相关物质的溶解度数据:
物质 | 溶解度(g/100g H2O) | 物质 | 溶解度(g/100g H2O) | ||||
0℃ | 40℃ | 80℃ | 0℃ | 40℃ | 80℃ | ||
KCl | 28 | 40.1 | 51.3 | K2Cr2O7 | 4.7 | 26.3 | 73 |
NaCl | 35.7 | 36.4 | 38 | Na2Cr2O7 | 163 | 215 | 376 |
pH﹤5时,发生反应的化学方程式之一为Na2Cr2O7 + 2KCl K2Cr2O7 + 2NaCl。该反应能发生的理由是____________________________________________________________________________。
(5)某种酒精测试仪中,K2Cr2O7在**条件下将乙醇氧化为乙*,自身被还原为三价铬离子,该反应的离子方程式为__________________________________。
(6)已知Ksp[Fe(OH)3] = 4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3] = 6.0×10-31 。含铬废渣废水的随意排放对人类生活环境有极大的危害,电解法是处理铬污染的一种方法,电解时,在*极区有Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀生成,已知电解后的溶液中c(Cr3+)为3.0×10-5 mol·L-1,则溶液中c(Fe3+)为________mol·L-1。
【回答】
【*】 (1). FeO•Cr2O3 (2). 4FeCr2O4+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2 (3). AlO2-+CH3COOH+H2O= Al(OH)3↓+CH3COO- (4). K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小,且温度对*化*的溶解度影响较小,但对重铬*钾的溶解度影响较大,利用复分解反应在低温下可以得到重铬*钾 (5). 2Cr2O72-+3CH3CH2OH+16H+=3CH3COOH +4Cr3++11H2O (6). 2.0×10-12
【解析】
【分析】
(1)铬铁矿(FeCr2O4)可以拆成FeO•Cr2O3;
(2)由框图可知,加入碳**后将铬铁矿转化为Fe2O3,同时生成Na2CrO4,据此分析;
(3)反应①中得到NaAlO2,加入CH3COOH后,除去了铝离子,故产物为*氧化铝,据此分析;
(4)结合表中 K2Cr2O7、Na2Cr2O7、NaCl的溶解度进行分析;
(5)K2Cr2O7在**条件下将乙醇氧化为乙*,自身被还原为三价铬离子,据此分析;
(6)结合Ksp[Fe(OH)3] = 4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3] = 6.0×10-31,计算c(Cr3+)为3.0×10-5 mol·L-1时,*氧根离子的浓度,进而求出c(Fe3+);
【详解】(1)铬铁矿中铁元素为+2价,铬元素为+3价,所以FeCr2O4改写为氧化物的形式为FeO•Cr2O3;
(2)铬铁矿中除杂质发生反应,FeCr2O4也在空气中发生氧化还原反应,根据框图推断反应为:4FeCr2O4+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2;
(3)反应②加*AlO2-会生成Al(OH)3沉淀,所以生成固体B的离子方程式:AlO2-+CH3COOH+H2O= Al(OH)3↓+CH3COO-;
(4)K2Cr2O7的溶解度比Na2Cr2O7小,且温度对NaCl的溶解度影响较小,但对K2Cr2O7的溶解度影响较大,随着温度的降低K2Cr2O7的溶解度迅速降低产生沉淀,溶液中复分解反应平衡被打破,反应向右进行,所以在低温下可以得到K2Cr2O7。
(5)K2Cr2O7在**条件下将乙醇氧化为乙*,自身被还原为三价铬离子,该反应的离子方程式为2Cr2O72-+3CH3CH2OH+16H+=3CH3COOH +4Cr3++11H2O;
(6)电解后的溶液中c(Cr3+)为3.0×10-5 mol·L-1,所以溶液中c(OH-)=,c(Fe3+)=Ksp(Fe(OH)3)/c3(OH-),所以c(Fe3+)=[Ksp(Fe(OH)3)/ Ksp(Cr(OH)3) ]×c(Cr3+)=(4.0×10-38/6.0×10-31)×(3.0×10-5)mol/L=2.0×10-12mol/L。
【点睛】本题为工艺流程图题,同时考查了AlO2-的*质。向偏铝**溶液中加入*溶液时,偏铝*根与*反应分为两步:第一步,AlO2-与水、H+反应,生成Al(OH)3沉淀,若此时还有H+,则会发生第二步反应,Al(OH)3与H+发生中和反应生成Al3+和水。故用偏铝*盐制备*氧化铝时要控制好pH。
知识点:金属元素的单质及其化合物
题型:综合题