Question

（2012?浦東新區(qū)二模）鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO?Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質(zhì)，以下是以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）的流程圖：

已知：
①4FeO?Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂

750℃

8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃

750℃

2NaAlO₂+CO₂↑；
③Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺
根據(jù)題意回答下列問題：
（1）固體X中主要含有

Fe₂O₃、MgO

（填寫化學(xué)式）；要檢測(cè)酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，應(yīng)該使用

pH計(jì)或精密pH試紙

（填寫儀器或試劑名稱）．
（2）酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH＜5，其目的是

使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-

．
物質(zhì)溶解度/（g/100g水）0°C40°C80°CKCl2840.151.3NaCl35.736.438K2Cr2O74.726.373Na2Cr2O7163215376
（3）操作Ⅲ有多步組成，獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：加入KCl固體、蒸發(fā)濃縮、

冷卻結(jié)晶

、過濾、

洗滌

、干燥．
（4）表格是相關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)，操作Ⅲ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl→K₂Cr₂O₇↓+2NaCl．
該反應(yīng)在溶液中能發(fā)生的理由是

K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四種物質(zhì)中K₂Cr₂O₇的溶解度最小）．

．

物質(zhì)	溶解度/（g/100g水）
	0°C	40°C	80°C
KCl	28	40.1	51.3
NaCl	35.7	36.4	38
K2Cr2O7	4.7	26.3	73
Na2Cr2O7	163	215	376

（5）副產(chǎn)品Y主要含氫氧化鋁，還含少量鎂、鐵的難溶化合物及可溶性雜質(zhì)，精確分析Y中氫氧化鋁含量的方法是稱取n g樣品，加入過量

NaOH溶液

（填寫試劑）、溶解、過濾、再

通入過量二氧化碳

（填寫試劑）、…灼燒、冷卻、稱量，得干燥固體m g．計(jì)算樣品中氫氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

26m

17n

（用含m、n的代數(shù)式表示）．
（6）六價(jià)鉻有毒，而Cr³⁺相對(duì)安全．工業(yè)含鉻（CrO₃）廢渣無害化處理的方法之一是干法解毒，用煤不完全燃燒生成的CO還原CrO₃．在實(shí)驗(yàn)室中模擬這一過程的裝置如下：

CO由甲酸脫水制得；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)熄滅酒精燈的順序是

III、I、IV

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)流程圖和題干反應(yīng)分析判斷固體X的成分；通常PH試紙只能測(cè)定溶液PH的整數(shù)，測(cè)定PH是小數(shù)的需要用精確試紙或pH計(jì)；
（2）結(jié)合流程圖和反應(yīng)過程中得到物質(zhì)分析，酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH＜5為了轉(zhuǎn)化CrO₄^2-離子為Cr₂O₇^2-；
（3）溶液中得到溶質(zhì)晶體的方法是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌步驟分析回答；
（4）依據(jù)物質(zhì)溶解度比較分析，反應(yīng)向溶解度曉得方向進(jìn)行；
（5）利用氫氧化鋁是兩性氫氧化物和強(qiáng)堿反應(yīng)溶解，少量鎂、鐵的難溶化合物不溶解；分離提取溶液中的偏鋁酸鈉可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氫氧化鋁沉淀的方法進(jìn)行，通入二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀；灼燒后得到氧化鋁，依據(jù)元素守恒計(jì)算得到；
（6）依據(jù)一氧化碳?xì)怏w是有毒氣體需要點(diǎn)燃處理．

解答：解：（1）鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO?Cr₂O₃，還含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質(zhì)，加入氧氣和碳酸鈉，發(fā)生反應(yīng)為：
①4FeO?Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂

750℃

8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑；
②Na₂CO₃+Al₂O₃

750℃

2NaAlO₂+CO₂↑；
③Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，
操作Ⅰ是過濾得到固體X為Fe₂O₃、MgO；要檢測(cè)酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，普通pH試紙只能測(cè)定溶液pH到整數(shù)，是近似測(cè)定，準(zhǔn)確測(cè)定需要用pH計(jì)或精確pH試紙，
故答案為：Fe₂O₃、MgO；pH計(jì)或精密pH試紙；
（2）酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液pH＜5，依據(jù)流程圖中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和制備目的可知，結(jié)合反應(yīng)平衡Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，加入酸，氫離子濃度增大，平衡左移，作用是使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，故答案為：使CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；
（3）操作Ⅲ有多步組成，獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：加入KCl固體、蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到晶體，
故答案為：冷卻結(jié)晶，洗滌；
（4）依據(jù)圖表物質(zhì)的溶解度分析對(duì)比，操作Ⅲ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Na₂Cr₂O₇+2KCl=K₂Cr₂O₇↓+2NaCl；說明K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四種物質(zhì)中K₂Cr₂O₇的溶解度最小），
故答案為：K₂Cr₂O₇的溶解度比Na₂Cr₂O₇小（或四種物質(zhì)中K₂Cr₂O₇的溶解度最小）；
（5）副產(chǎn)品Y主要含氫氧化鋁，還含少量鎂、鐵的難溶化合物及可溶性雜質(zhì)，精確分析Y中氫氧化鋁含量的方法是先利用氫氧化鋁的兩性，用氫氧化鈉溶液溶解氫氧化鋁過濾得到濾液中同仁醫(yī)院二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，灼燒干燥得到氧化鋁干燥固體m g，依據(jù)鋁元素守恒計(jì)算，樣品中氫氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

mg 156g/mol ×2×78g/mol

ng

×100%=

26m

17n

，
故答案為：NaOH溶液；通入過量二氧化碳；

26m

17n

；
（6）CO由甲酸脫水制得，生成的一氧化碳是有毒氣體，不能直接排放到空氣中，最后需要點(diǎn)燃除去，Ⅲ裝置中發(fā)生的反應(yīng)是CO還原CrO₃．需要冷卻后再停止通一氧化碳?xì)怏w，防止還原產(chǎn)物被氧化，所以熄滅酒精燈的順序是先熄滅Ⅲ，在熄滅Ⅰ，最后熄滅Ⅳ，
故答案為：III、I、IV．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備流程和方案的分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用，題干信息的分析理解，操作步驟的注意問題和基本操作方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．