Question

以含有Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質的鉻鐵礦[主要成份為Fe（CrO₂）₂]為主要原料生產重鉻酸鈉晶體（ Na₂Cr₂O₇·2H₂O）的主要工藝流程如下：

己知：鉻鐵礦在空氣中與純堿煅燒生成Na₂CrO₄和一種紅棕色固體，同時釋放出CO₂氣體，同時A1₂O₃+Na₂CO₃2NaAlO₂+CO₂↑。請回答：
（1）在鉻鐵礦Fe（CrO₂）₂中，Cr的化合價為____。
（2）濾渣1的成分為________，濾渣2的成分為____。
（3）將濾渣l放入稀硫酸溶解后得溶液W，檢驗該溶液中金屬離子的方法是       。
（4）鉻鐵礦中的Al₂O₃雜質在工業上可用來冶煉鋁，該化學方程式為
（5）根據有關國家標準，含CrO₄^2－的廢水要經化學處理，使其濃度降至5．0×10^－7 mo1/L以下才能排放。含CrO₄^2－的廢水處理通常有以下兩種方法。
①沉淀法：加入可溶性鋇鹽生成BaCrO₄沉淀，再加入可溶性硫酸鹽處理多余的Ba²⁺。加入可溶性鋇鹽后的廢水中Ba²⁺的濃度應不小于          mol/L，后續廢水處理方能達到國家排放標準。
②還原法：。寫出酸性條件下 CrO₄^2－與綠礬在溶液中反應的離子方程式                  。
（6）某高效凈水劑是由K₂FeO₄得到的，工業上以溶液W、次氯酸鉀和氫氧化鉀為原料制備K₂FeO₄，該反應的化學方程式是               。

Answer 1

（1）+3（1分）
（2）Fe₂O₃  Al（OH）₃（各1分）（其它合理答案也可）
（3）取少量溶液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液變紅，證明有Fe³⁺（其它合理答案也可）（2分）
（4）2 Al₂O₃4Al + 3O₂↑（1分）
（5）①2．4×10^－4（2分）②CrO₄^2－＋3Fe²⁺＋8H⁺＝Cr³⁺＋3Fe³⁺＋4H₂O（3分）
（6）Fe₂（SO₄）₃ + 3KClO + 10KOH = 2K₂FeO₄ + 3K₂SO₄ + 3KCl + 5H₂O（3分）

試題分析：（1）在鉻鐵礦Fe（CrO₂）₂中，Fe的化合價為+2，所以Cr的化合價為+3，
（2）含雜質的鉻鐵礦經煅燒、溶于水后，只有氧化鐵不溶于水，作為濾渣除去，所以濾渣1的成分是Fe₂O₃，此時溶液為Na₂CrO₄和 NaAlO₂的混合液，通入CO₂氣體會和NaAlO₂反應產生Al（OH）₃，所以濾渣2的成分是Al（OH）₃，
（3）將濾渣l放入稀硫酸溶解后得溶液W Fe₂（SO₄）₃，檢驗Fe³⁺的方法是取少量溶液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液變紅，證明有Fe³⁺
（4）工業上用電解熔融氧化鋁的方法來得到鋁，化學方程式為2 Al₂O₃4Al + 3O₂↑，
（5）①K_sp（BaCrO₄）=1．2×10^－10，c（CrO₄^2－）<=5．0×10^－7 mo1/L,所以c（Ba²⁺）>=1．2×10^－10/5．0×10^－7=2．4×10^－4 mo1/L, ②酸性條件下 CrO₄^2－與綠礬FeSO₄?7 H₂O反應，CrO₄^2－作氧化劑，綠礬作還原劑，其離子方程式為CrO₄^2－＋3Fe²⁺＋8H⁺＝Cr³⁺＋3Fe³⁺＋4H₂O
（6）W 為Fe₂（SO₄）₃，以溶液Fe₂（SO₄）₃、次氯酸鉀和氫氧化鉀為原料制備K₂FeO₄，該反應的化學方程式是Fe₂（SO₄）₃ + 3KClO + 10KOH = 2K₂FeO₄ + 3K₂SO₄ + 3KCl + 5H₂O