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重铬酸钠晶体(Na2Cr2O7•H2O)为橙红色,是一种重要的无机盐产品。可以由铬铁矿[主要含Fe(CrO22,还含少量MgO、Al2O3、SiO2等]制备,主要工艺流程如图:

已知:①Cr(VI)在水溶液中常以H2CrO4
HC
r
O
-
4
C
r
O
2
-
4
、Cr2
O
2
-
7
等形态存在;本实验条件下,当pH约为3.5时
C
r
O
2
-
4
转化为Cr2
O
2
-
7

②酸性条件下,Cr(VI)具有较强的氧化性,易被还原成Cr(III)。
请回答下列问题:
(1)“煅烧”时,Fe(CrO22转化为Na2CrO4和Fe2O3,写出铬铁矿发生的主要反应的化学方程式
4Fe(CrO22+7O2+8Na2CO3
高温
2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2
4Fe(CrO22+7O2+8Na2CO3
高温
2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2

(2)“中和除杂”时,先用水将浸取液稀释,并加热至接近沸腾,然后调节溶液pH约为7。
①加热至接近沸腾的目的为
促进偏铝酸根离子水解,防止形成氢氧化铝胶体影响除杂
促进偏铝酸根离子水解,防止形成氢氧化铝胶体影响除杂

②若持续加热较长时间,可以通过生成Na2O•Al2O3•2SiO2•2H2O而将硅除去,写出相应的离子方程式
2Na++2
S
i
O
2
-
3
+2
A
l
O
-
2
+4H2O
Na2O•Al2O3•2SiO2•2H2O↓+4OH-
2Na++2
S
i
O
2
-
3
+2
A
l
O
-
2
+4H2O
Na2O•Al2O3•2SiO2•2H2O↓+4OH-

(3)室温下,“中和除杂”后所得的滤液中存在下列平衡;
H2CrO4⇌H++
HC
r
O
-
4
K1=4.1
HC
r
O
-
4
⇌H++
C
r
O
2
-
4
K2=3.0×10-7
2
HC
r
O
2
-
4
⇌Cr2
O
2
-
7
+H2O K3=45
①室温下,反应2
C
r
O
2
-
4
+2H+⇌Cr2
O
2
-
7
+H2O的平衡常数K=
5×1014
5×1014
;酸化
C
r
O
2
-
4
时,通常用硫酸而不用盐酸,原因是
盐酸具有还原性,而Cr2
O
2
-
7
在酸性条件下具有强氧化性,会被盐酸还原成Cr3+
盐酸具有还原性,而Cr2
O
2
-
7
在酸性条件下具有强氧化性,会被盐酸还原成Cr3+

②如图为Na2SO4和Na2Cr2O7的溶解度随温度变化关系曲线。由“中和除杂”后所得的滤液制备重铬酸钠晶体的实验方案为
在搅拌下向溶液中滴加硫酸调节pH至3.5,将溶液加热到363K以上蒸发结晶至有大量无色晶体析出,继续蒸发至出现少量橙红色晶体时趁热过滤,将所得滤液降低到313K结晶,过滤,用蒸馏水洗涤,干燥得到重铬酸钾晶体
在搅拌下向溶液中滴加硫酸调节pH至3.5,将溶液加热到363K以上蒸发结晶至有大量无色晶体析出,继续蒸发至出现少量橙红色晶体时趁热过滤,将所得滤液降低到313K结晶,过滤,用蒸馏水洗涤,干燥得到重铬酸钾晶体
。(必须使用的试剂有:硫酸、蒸馏水)

【答案】4Fe(CrO22+7O2+8Na2CO3
高温
2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2;促进偏铝酸根离子水解,防止形成氢氧化铝胶体影响除杂;2Na++2
S
i
O
2
-
3
+2
A
l
O
-
2
+4H2O
Na2O•Al2O3•2SiO2•2H2O↓+4OH-;5×1014;盐酸具有还原性,而Cr2
O
2
-
7
在酸性条件下具有强氧化性,会被盐酸还原成Cr3+;在搅拌下向溶液中滴加硫酸调节pH至3.5,将溶液加热到363K以上蒸发结晶至有大量无色晶体析出,继续蒸发至出现少量橙红色晶体时趁热过滤,将所得滤液降低到313K结晶,过滤,用蒸馏水洗涤,干燥得到重铬酸钾晶体
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:38引用:3难度:0.5
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  • 1.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验
    Fe3+已经除尽的试剂是
     

    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (5)煅烧A的反应方程式是
     

    (6)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:5引用:1难度:0.5
  • 2.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    ;当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    (5)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:114引用:4难度:0.5
  • 3.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
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    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,常温下,当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]═2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.5
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