Question

【題目】某Cr2O3樣品中含有少量Al2O3、MgO等雜質。實驗室以此樣品為主要原料制取重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的流程如下：

已知：2CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O。

（1） 上述氧化過程中，若將1 mol Cr2O3轉化成Na2CrO4，消耗氧氣的體積(標準狀況)是________。

（2） 酸化1中為確保溶液中Al3+、AlO2－濃度均不超過10－6 mol·L－1，需調節溶液pH的范圍是________。

已知：Al(OH)3(s) H++AlO2－+H2O的K＝1×10－14；Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33

（3）酸化2后所得溶液加入KCl發生復分解反應，該反應能發生的原因是_________________。

（4） 稱取重鉻酸鉀試樣2.40 g 配成250 mL溶液，取出25.00 mL于碘量瓶中，加入稀硫酸和足量碘化鉀(鉻被還原為Cr3+)并放于暗處6min左右，然后加入適量水和數滴淀粉指示劑，用0.24 mol·L－1 Na2S2O3標準溶液滴定至終點(發生反應：I2+2S2O32－===2I－+S4O62－，雜質不參與反應)，共用去Na2S2O3標準溶液20.00mL。求所得產品中重鉻酸鉀的質量分數(寫出計算過程)。

Answer 1

【答案】（1）33.6 L；

（2）5～8；

（3）K2Cr2O7溶解度比Na2Cr2O7更小

（4）根據題意得關系式K2Cr2O7～3I2～6Na2S2O3，則：

n(K2Cr2O7)＝×n(Na2S2O3)＝×0.24 mol·L－1×0.020 L＝0.000 8 mol

m(K2Cr2O7)試樣＝0.000 8 mol×294 g·mol－1×＝2.352 g

w(K2Cr2O7)＝×100% ＝98.0%

【解析】

試題分析：流程分析可知，某Cr2O3樣品中含有少量Al2O3、MgO等雜質，反應器中加入純堿和氧氣，將 Cr2O3轉化成Na2CrO4，浸取過濾得到濾液調節溶液PH除去鋁和鎂離子，過濾得到Na2CrO4溶液，酸化后加入氯化鉀濃縮過濾干燥得到重鉻酸鉀。

（1）若將1mol Cr2O3轉化成Na2CrO4，Cr2O3～2Na2CrO4～6e-，O2～4e-，

得到2Cr2O3～3O2～12e-，

2 3

1mol 1.5mol

消耗標準狀況下氧氣的體積=1.5mol×22.4L/mol=33.6L，故答案為：33.6；

（2）依據電離平衡常數和溶度積常數計算所需溶液的pH范圍，Al(OH)3(s) H++AlO2-+H2O的K=c(AlO2-)×c(H+)=1×10-14，c(H+)=10-8mol/L，溶液pH=8，Kap[Al(OH)3]=c(Al3+)×c3(OH-)=1×10-33 ，c(OH-)=10-9mol/L，c(H+)=10-5mol/L，溶液pH=5，酸化1中為確保溶液中Al3+、AlO2-濃度均不超過10-6 molL-1，需調節溶液pH值的范圍是5～8，故答案為：5～8；

（3）操作中加入KCl的原因溫度對氯化鈉的溶解度影響小，但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大，K2Cr2O7 溶解度小于Na2Cr2O，利用復分解反應，可得到重鉻酸鉀；故答案為：K2Cr2O7溶解度比Na2Cr2O7更小；

（4）稱取重鉻酸鉀試樣2.40g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入稀硫酸和足量碘化鉀(鉻被還原為Cr3+)并放于暗處6min左右，反應為Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O，然后加入適量水和數滴淀粉指示劑，用0.24molL-1Na2S2O3標準溶液滴定至終點(發生反應：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，雜質不參與反應)，共用去Na2S2O3標準溶液20.00mL，依據反應的定量關系為：

K2Cr2O7 ～ 3I2 ～ 6Na2S2O3

1 6

0.24molL-1 ×0.020L n

n=0.0008mol，稱取重鉻酸鉀試樣2.40g配成250mL溶液中重鉻酸鉀質量，m(K2Cr2O7) = 0.0008 mol × 294 g/mol × = 2.352g，產品中重鉻酸鉀的質量分數 = × 100% = 98.0%，

答：產品中重鉻酸鉀的質量分數=×100%=98.0%