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【題目】鉻礦是冶金、國防、化工等領域不可缺少的礦產資源,其中的鉻鐵礦是唯一可開采的鉻礦石。工業(yè)上常用鉻鐵礦(主要含Fe2O3、FeOCr2O3,還含有MgO、Al2O3SiO2等雜質)為原料制備重鉻酸鉀和三氧化二鐵,其流程如圖所示。

已知常見離子開始生成沉淀和沉淀完全的pH如下表所示。

請回答下列問題:

(1)鉻鐵礦與熔融 NaOH NaCIO3的反應是在坩堝中進行的,可用作此坩堝材料的是___________.

A. B.剛玉(Al2O3) C. 陶瓷 D.石英

(2)寫出鉻鐵礦中的Cr2O3與熔融 NaOHNaCIO3反應的化學方程式:___。由于在該過程中鐵元素會大量轉變?yōu)?/span>NaFeO2,所以加水的作用為__________________(用離子方程式表示)。

(3)“濾渣 2”的主要成分為_________(填化學式)。

(4)利用化學平衡移動原理解釋調節(jié)pH2約至4.5的原因是;再向其中加入KC1固體,蒸發(fā)濃縮至液體表面有晶膜產生,冷卻結晶,過濾得到粗重鉻酸鉀晶體。為獲得高純度重鉻酸鉀晶體,可采取___________(填操作名稱)。

(5)調節(jié)pH3的范圍為__________

(6)已知鉻鐵礦中鐵、鉻元素的質量比為14:13.上述流程中鐵元素轉化為Fe2O3的利用率為60%,提取鉻元素的轉化率為90%,如果得到Fe2O3的質量為32t,則可以制備K2Cr2O7的質量為______t(結果保留1位小數)。

【答案】A Cr2O3+4NaOH+NaClO3 Na2CrO4+NaCl+2H2O FeO2-+2H2O=OH-+Fe(OH)3 H2SiO3、Al(OH)3 因為存在平衡:2H++2CrO42-Cr2O72-+H2O,增大c(H+)使平衡正向移動,有利于產生Cr2O72- 3.2pH3<8.1 88.2

【解析】

結合題中的信息和工藝流程圖,鉻鐵礦的Cr2O3、Fe2O3FeO、Al2O3、SiO2與熔融 NaOH NaCIO3反應生成Na2CrO4NaFeO2、NaAlO2Na2SiO3,從濾渣4灼燒得三氧化二鐵可知,加水,濾液1的溶質含有Na2CrO4、NaAlO2Na2SiO3,濾渣1的成分為Fe(OH)3MgO;濾液3里面主要含有Fe3+Mg2+,通過調節(jié)pH3使Fe3+完全沉淀,而不Mg2+沉淀;濾液1的溶質含有Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3,通過調節(jié)pH1,使NaAlO2、Na2SiO3,轉化為H2SiO3、Al(OH)3;濾液2通過調節(jié)pH2使CrO42-轉化為Cr2O72-;根據鉻鐵礦中鐵、鉻元素的質量比為1413,即物質的量之比為11,再根據利用率可知,得到的Fe、Cr元素的物質的量之比為23,然后根據Fe2O3的質量計算出K2Cr2O7的質量。

1A.鎳不與氫氧化鈉反應,鎳可以作此坩堝材料,A正確;

BAl2O3能與氫氧化鈉反應,故剛玉(Al2O3)不可以作此坩堝材料,B錯誤;

C.陶瓷的成分中含有二氧化硅,二氧化硅能與氫氧化鈉反應,故陶瓷不可以作此坩堝材料,C錯誤;

D.石英的成分是二氧化硅,二氧化硅能與氫氧化鈉反應,故陶瓷不可以作此坩堝材料,D錯誤;

答案選A

2Cr2O3與熔融 NaOHNaCIO3反應,被Cr2O3氧化為Na2CrO4,NaCIO3被還原為NaCI,其反應方程式為Cr2O3+4NaOH+NaClO3 Na2CrO4+NaCl+2H2O;由流程圖可以看出,Fe元素在過濾后進入濾渣中,說明NaFeO2能與水反應生成Fe(OH)3,反應方程式為FeO2-+2H2O=OH-+Fe(OH)3;

3)在第一步中能溶于氫氧化鈉的除了 Cr2O3,還有Al2O3SiO2,分別形成AlO2-SiO32-,所以調節(jié)pH1的目的應該是為了出去Al元素和Si元素,故濾渣2”的主要成分為H2SiO3Al(OH)3;

4)本過程的目的是為了獲得重鉻酸鉀,所以調節(jié)pH2的目的是將CrO42-轉化為Cr2O72-,存在平衡2H++2CrO42-Cr2O72-+H2O,增大c(H+)使平衡正向移動,有利于Cr2O72-的生成。從粗重鉻酸鉀晶體中獲得高純度重鉻酸鉀晶體的方法為重結晶;

5濾液3”中主要存在的金屬離子為Fe3+、Mg2+,為了得到Fe(OH)3沉淀而不使Mg2+沉淀,應調節(jié)pH3的范圍是3.2pH3<8.1;

6)鉻鐵礦中鐵、鉻元素的質量比為1413,即物質的量之比為11,根據利用率可知,得到的Fe、Cr元素的物質的量之比為23,得到Fe2O3的質量為32t,即2×105mol,所以Cr元素的物質的量為6×105mol,即K2Cr2O7的物質的量為3×105mol,K2Cr2O7的質量為3×105mol×294g/mol=8.82×107g=88.2 t。

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b.含有FeSO4Fe2(SO4)3

c.只含有Fe2(SO4)3

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實驗序號

操作

現象

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產生紅褐色沉淀

2 mL溶液X,加入1KSCN

溶液顯紅色

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2)對實驗ⅰ的預期現象是產生白色沉淀、變?yōu)榛揖G色、最后出現紅褐色沉淀,預期產生該現象的依據是(用化學方程式或離子方程式表達)__________。

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實驗序號

操作

現象

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溶液顯紅色

2 mL溶液X,加入1KSCN,再加入1 mL氯水

溶液顯紅色,顏色比ⅲ深

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C.容器內氣體的總壓強不再隨時間變化

D.單位時間內斷裂CH鍵數目與斷裂HS鍵數目相等

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共價鍵

C-H

S=S

C=S

H-S

鍵能/

411

425

573

363

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