Question

【題目】工業上以鉻鐵礦(主要成分為FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等雜質)為主要原料生產化工原料紅礬鈉(主要成分為：Na2Cr2O7·2H2O)，其主要工藝流程如下：

查閱相關資料得知：

i.常溫下，NaBiO3不溶于水，有強氧化性，在堿性條件下能將Cr3+轉化為CrO42—，自身被還原為Bi(OH)3固體。

ii.

物質	Fe(OH)3	Al(OH)3	Cr(OH)3	Fe(OH)2	Bi(OH)3
開始沉淀的PH	2.7	3.4	4.6	7.5	0.7
完全沉淀的PH	3.7	4.4	5.9	9.7	4.5

回答下列問題：

(1)將鉻鐵礦礦石粉碎的目的是___________。

(2)操作I、III、IV用到的主要玻璃儀器有玻璃棒和___________（填儀器名稱）。

(3)寫出④反應的化學方程式________________。

(4)⑤中酸化是使CrO42—轉化為Cr2O72—。寫出該反應的離子方程式______。

(5)將溶液H經下列操作：蒸發濃縮，__________，過濾，洗滌，干燥即得紅礬鈉。

(6)取一定質量的固體D溶解于200mL的稀硫酸中，向所得溶液中加入5.0mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物質的量（n）與加入NaOH溶液的體積（V）關系如圖所示，則稀硫酸的濃度為_________，固體D中含Fe化合物的物質的量為___________。

Answer 1

【答案】增大反應物的接觸面積，加快反應速率，提高浸出率 漏斗、燒杯 3NaBiO3+Cr2(SO4)3+7NaOH+H2O=2Na2CrO4+3Na2SO4+3Bi(OH)3 2CrO42—+2H+ Cr2O72—+H2O 冷卻結晶 2.5mol·L－1 0.10mol

【解析】

（1）根據影響反應速率的因素進行分析；

（2）操作I、III、IV均是過濾，根據過濾操作所需的儀器進行分析；

（3）NaBiO3有強氧化性，在堿性條件下，能將Cr3+轉化為CrO，據此寫出反應的化學方程式；

（4）酸化是使CrO轉化為Cr2O，在轉化過程中元素化合價不變；據此寫出離子方程式；

（5）根據從溶液中得到晶體的一般操作進行分析；

（6）根據圖像可知加入氫氧化鈉時沒有立即產生沉淀，這說明酸過量，首先發生酸堿中和；繼續加入氫氧化鈉溶液，沉淀逐漸增大，達到最大值，后氫氧化鈉過量，沉淀部分溶解，說明沉淀為氫氧化鐵和氫氧化鋁；根據圖像結合方程式和元素守恒進行分析計算。

（1）將鉻鐵礦石粉碎可以增大反應物的接觸面積，加快反應速率，提高浸出率；

故答案為：增大反應物的接觸面積，加快反應速率，提高浸出率；

（2）操作I、III、IV均是過濾，則用到的主要玻璃儀器有玻璃棒和漏斗、燒杯；

故答案為：漏斗、燒杯；

（3）常溫下，NaBiO3不溶于水，有強氧化性，在堿性條件下，能將Cr3+轉化為CrO，則反應④的化學方程式為3NaBiO3 +Cr2(SO4)3+7OH－+H2O=Na2CrO4+3Na2SO4+3Bi(OH)3↓；

故答案為：3NaBiO3+Cr2(SO4)3+7NaOH+H2O=2Na2CrO4+3Na2SO4+3Bi(OH)3↓；

（4）⑤中酸化是使CrO42-轉化為Cr2O72-，在轉化過程中元素化合價不變，則該反應的離子方程式為2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；

故答案為：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；

（5）從溶液中得到晶體的一般操作是蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌，干燥即得紅礬鈉；

故答案為：冷卻結晶；

（6）根據圖像可知加入氫氧化鈉時沒有立即產生沉淀，這說明酸過量，首先發生酸堿中和；當沉淀不再發生變化時需要氫氧化鈉是180mL；繼續加入氫氧化鈉沉淀開始減小，即氫氧化鋁開始溶解，溶解氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液是40mL，則生成氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液體積是120mL，所以與鐵離子反應的氫氧化鈉溶液體積是60ml，物質的量是0.06mol/L×5mol/L＝0.3mol，所以根據方程式Fe3＋＋3OH＝Fe(OH)3↓，所以鐵離子是0.1mol，根據鐵元素守恒可知，固體D中氫氧化鐵的物質的量為0.1mol；沉淀達到最大值時溶液中的溶質是硫酸鈉，則根據原子守恒可知硫酸鈉的物質的量是＝0.5mol，則硫酸的濃度是＝2.5mol/L；

故答案是：2.5mol·L-1；0.10mol。