Question

【題目】以鉻鐵礦(含FeO·Cr2O3、Al2O3、SiO2等)為原料制備二草酸鉻鉀的實(shí)驗(yàn)步驟如圖：

回答下列問題：

(1)“熔融”的裝置如圖，坩堝W的材質(zhì)可以是________(填“鐵”“陶瓷”或“玻璃”)；FeO·Cr2O3與KClO3及Na2CO3發(fā)生反應(yīng)，生成Fe2O3、KCl、Na2CrO4和CO2的化學(xué)方程式為_______________。

(2)熔融后的固體中含Na2CrO4、Fe2O3、Na2SiO3、NaAlO2、KCl等，步驟①的具體步驟為水浸，過濾，調(diào)pH為7~8，加熱煮沸半小時，趁熱過濾。第一次過濾濾渣中的主要成分為________，“調(diào)pH為7~8，加熱煮沸半小時”的目的是__________。

(3)步驟②需加入酸，則加入稀硫酸時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________。

(4)步驟④包含的具體操作有____，經(jīng)干燥得到K2Cr2O7晶體。(有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線如圖所示)

(5)步驟⑤需往兩種固體混合物中加入一滴水及少量酒精研磨，所用的硅酸鹽質(zhì)儀器的名稱是________。

(6)采用熱重分析法測定K[Cr(C2O4)2]·nH2O樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù)目，將樣品加熱到80℃時，失掉全部結(jié)晶水，失重16.8%。K[Cr(C2O4)2]·nH2O晶體中n=____。

Answer 1

【答案】鐵 Fe2O3、Fe(OH)3 使AlO2-、SiO32-水解為Al(OH)3和H2SiO3，過濾除去 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O 加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾并洗滌 研缽 3

【解析】

鉻鐵礦(含FeO·Cr2O3、Al2O3、SiO2等)，與KClO3 及NaOH、Na2CO3發(fā)生反應(yīng)，熔融后的固體中含Na2CrO4、Fe2O3、Na2SiO3、NaAlO2、KCl及NaFeO2 等，主要的反應(yīng)為：，水浸，過濾，調(diào)pH為7-8，加熱煮沸半小時，趁熱過濾，除去不溶的Fe2O3以及反應(yīng)NaFeO2+2H2O═Fe(OH)3↓+NaOH生成的Fe(OH)3沉淀，濾液含有Na2CrO4、Na2SiO3、NaAlO2、KCl及等，再調(diào)節(jié)pH除去Na2SiO3、NaAlO2，得到含有Na2CrO4、KCl的溶液，加入稀硫酸發(fā)生反應(yīng)：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，加入KCl，Na2Cr2O7轉(zhuǎn)化為K2Cr2O7，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾并洗滌沉淀得到K2Cr2O7，加入草酸晶體和無水乙醇得到產(chǎn)品K[Cr(C2O4)2]·nH2O。

(1)高溫下陶瓷或玻璃中的SiO2會與NaOH及Na2CO3發(fā)生反應(yīng)；由流程分析可知6FeOCr2O3、Na2CO3和KClO3在加熱條件下生成Na2CrO4、Fe2O3、KCl和CO2，結(jié)合質(zhì)量守恒寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式；

(2)熔渣中的Fe2O3和生成的Fe(OH)3均不溶于水；根據(jù)鹽的水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，從平衡移動角度分析；

(3)根據(jù)流程，酸化時，CrO42-→Cr2O72-，結(jié)合電荷守恒和原子守恒寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式；

(4)根據(jù)溶解度隨溫度變化情況，選擇結(jié)晶方法；

(5)結(jié)合常用儀器的性能判斷；

(6)根據(jù)K[Cr(C2O4)2]·nH2O中水的質(zhì)量分析為16.8%，即=0.168計(jì)算。

(1)高溫下陶瓷或玻璃儀器中的SiO2會與NaOH及Na2CO3發(fā)生反應(yīng)，因此應(yīng)選用鐵坩堝；

由流程中的產(chǎn)物及已知條件可知反應(yīng)方程式為；

(2)根據(jù)分析第一次過濾的濾渣為熔渣中的Fe2O3以及反應(yīng)NaFeO2+2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH生成的Fe(OH)3；由于NaAlO2、Na2SiO3是強(qiáng)堿弱酸鹽，在溶液中存在水解平衡，水解產(chǎn)生Al(OH)3、H2SiO3，由于鹽的水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對鹽的水解的影響，“調(diào)pH為7－8，加熱煮沸半小時”的目的是使AlO2-、SiO32-水解為Al(OH)3和H2SiO3，過濾除去；

(3)根據(jù)流程，酸化時，CrO42-→Cr2O72-，結(jié)合電荷守恒和原子守恒，可得發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；

(4)依據(jù)溶解度曲線，步驟④包含的操作有蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾并洗，經(jīng)干燥得到K2Cr2O7晶體；

(5)實(shí)驗(yàn)室研磨固體時，所用硅酸鹽質(zhì)儀器為研缽；

(6) K[Cr(C2O4)2]·nH2O的相對分子質(zhì)量為267+18n，由題意知=0.168，解得n=3。