Question

【題目】鉻鐵礦主要成分為FeO、Cr2O3，含有SiO2、Al2O3等雜質(zhì)。工業(yè)上用鉻鐵礦制備紅礬鈉晶體(Na2Cr2O7)的流程如圖所示:

(1)步驟①的主要反應(yīng)為FeO·Cr2O3+O2+NaOH Na2CrO4+NaFeO2+H2O，該反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與O2的系數(shù)比為___________。該步驟是在坩堝中進(jìn)行煅燒，可用此坩堝材料的是______________(填標(biāo)號(hào))。

A.鐵 B.氧化鋁 C.石英 D.陶瓷

(2)步聚①煅燒反應(yīng)極慢，需要升溫至NaOH呈熔融狀態(tài)，反應(yīng)速率才加快，其原因是____________________________________________________。

(3)步驟②中NaFeO2會(huì)強(qiáng)烈水解生成氫氧化鐵沉淀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。

(4)將五份濾液1分別在130℃蒸發(fā)1小時(shí)，各自冷卻到不同溫度下結(jié)晶，保溫過濾，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，步驟③的最佳結(jié)晶溫度為___________℃。

結(jié)晶溫度/℃	Na2CrO4粗晶中各物質(zhì)含量/%
	Na2CrO4 4H2O	NaOH	NaAlO2	Na2SiO3
30	52.45	29.79	8.69	12.21
40	68.81	20. 49	8.46	10.84
50	60.26	27. 96	10.36	9.32
60	50.74	29.66	10.40	12.25
70	46.77	33.06	8.10	6.48

(5)步驟④中濾渣3的成分是_____________(寫化學(xué)式)。

(6)若該流程中鉻元素完全轉(zhuǎn)化為紅礬鈉晶體，則該鉻鐵礦中鉻元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________(用含m1、m2的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】 4:7 A 熔融后增大了反應(yīng)物的接觸面積 NaFeO2+2H2O==Fe(OH)3↓+NaOH 40 AI(OH)3、H2SiO3(或H4SiO4) [52m2/131m1]×100%

【解析】試題(1)根據(jù)得失電子守恒計(jì)算FeO·Cr2O3與O2的系數(shù)比；步驟①在坩堝中進(jìn)行煅燒的物質(zhì)含有強(qiáng)堿氫氧化鈉，氫氧化鈉能和二氧化硅反應(yīng)；(2)根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析；(3) NaFeO2強(qiáng)烈水解，生成氫氧化鐵沉淀，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應(yīng)有NaOH；（4）根據(jù)五份濾液1分別在130℃蒸發(fā)1小時(shí)，各自冷卻到不同溫度下結(jié)晶，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，步驟③的最佳結(jié)晶溫度為40℃，此時(shí)Na2CrO4粗晶中得到的Na2CrO4 4H2O含量最高；（5）步驟④為調(diào)節(jié)溶液的pH，使偏鋁酸鹽完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，硅酸鹽完全沉淀，分離出Na2CrO4，據(jù)此分析解答；（6）依據(jù)鉻元素質(zhì)量守恒，計(jì)算該鉻鐵礦中鉻元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解析：(1)1mol FeO·Cr2O3失電子7mol，1molO2得電子4mol，根據(jù)得失電子守恒，F(xiàn)eO·Cr2O3與O2的系數(shù)比為4:7；A．鐵坩堝含有鐵，鐵與氫氧化鈉不反應(yīng)，故A正確；B．三氧化二鋁能和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，故B錯(cuò)誤； C．石英中含有二氧化硅，二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng)，故C錯(cuò)誤； D．陶瓷中含有二氧化硅，二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；故選A。(2) NaOH熔融后與FeO·Cr2O3接觸面積增大，所以反應(yīng)速率加快；(3) NaFeO2強(qiáng)烈水解，生成氫氧化鐵沉淀，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應(yīng)有NaOH，反應(yīng)方程式是NaFeO2+2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH；（4）步驟③的目的：將濾液1在130℃蒸發(fā)1小時(shí)，冷卻到結(jié)晶，比較所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，40℃，此時(shí)Na2CrO4粗晶中得到的Na2CrO4 4H2O含量最高，所以步驟③的最佳結(jié)晶溫度為40℃；（5）濾液1含有Na2CrO4、Na2SiO3、NaOH、NaAlO2，再調(diào)節(jié)溶液的pH，使偏鋁酸鹽完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，硅酸鹽完全轉(zhuǎn)化為H2SiO3（或H4SiO4）沉淀，濾液為Na2CrO4，濾渣3的成分是Al(OH)3、H2SiO3；（6）最終得到m2kg紅礬鈉（Na2Cr2O7），含鉻n（Cr）= ，則該鉻鐵礦中鉻元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 。