工业上利用铬铁矿(FeO?Cr2O3)冶炼铬的工艺流程如下:(l)实验室焙烧铬铁矿可选用的装置是______(填序
工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO?Cr2O3,杂质为SiO2、Al2O3)为原料生产重铬酸钾:在反应器①中,6FeO?Cr2O3+24NaOH+7KClO3═12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O,有Na2CrO4生成,同时Fe2O3转变为NaFeO2,杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐,NaFeO2能强烈水解,为强碱弱酸液,水解呈碱性,生成氢氧化铁沉淀,反应的离子方程式为FeO2-+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-,由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解,SiO32-+H2O?HSiO3-+OH-、HSiO3-+H2O?H2SiO3+OH-、AlO2-+2H2O?Al(OH)3+OH-,降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时能使它们完全水解生成沉淀,操作④中酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,常温下重铬酸钾的溶解度较小,操作⑤中利用Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl复分解反应,得到重铬酸钾.(1)增大接触面积会加快反应速率,碱浸前将铭铁矿粉碎的作用是增大接触面积加快反应速率,故答案为:增大接触面积,增大反应速率;(2)由于硅酸钠和偏铝酸钠在溶液中发生水解,SiO32-+H2O?HSiO3-+OH-、HSiO3-+H2O?H2SiO3+OH-、AlO2-+2H2O?Al(OH)3+OH-,降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时能使它们完全水解生成沉淀,故答案为:H2SiO3、Al(OH)3;(3)在酸性环境下,CrO42-转化为Cr2O72-,即2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O;故答案为:2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O;(4)操作⑤加入KCl的原因是:温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,利用Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7+2NaCl复分解反应,将溶液浓缩后,冷却,即有大量重铬酸钾结晶析出,氯化钠仍留在溶液中,可得到重铬酸钾,故答案为:温度对氯化钠的溶解度影响小,但对重铬酸钾的溶解度影响较大,利用复分解反应,可得到重铬酸钾;(5)处理1mol Cr2O72-,需加入a mol FeSO4?7H2O,根据铬原子守恒得,1mol Cr2O72-完全反应后生成 22?xmolFeⅡ[FeⅢx?CrⅢ2-x]O4,根据铁原子守恒得amol=2(1+x)2?xmol①,该反应中得失电子数相等,1mol×2×3=22?xmol×(3-2)×x,解得x=1.5,将x=1.5代入①得a=10,故答案为:D.
(1)由题目信息可知,铬铁矿的主要成分FeO?Cr2O3,含有SiO2、Al2O3等杂质,SiO2与NaOH发生反应生成Na2SiO3,Al2O3与NaOH发生反应,生成NaAlO2,故还含有Na2SiO3、NaAlO2,故答案为:Na2SiO3、NaAlO2;(2)NaFeO2水解生成氢氧化钠与氢氧化铁,反应方程式为NaFeO2+2H2O═NaOH+Fe(OH)3,故答案为:NaFeO2+2H2O═NaOH+Fe(OH)3;(3)由工艺流程可知,固体C中含有氢氧化铝与硅酸,氢氧化铝溶液强酸强碱,硅酸溶于强碱、不能与酸(HF除外)反应,故应加入盐酸,将氢氧化铝转化为偏铝酸钠,再过滤分离,故选:C;(4)由工艺流程可知,Na2CrO4在酸性条件下转化为Na2Cr2O7,根据元素守恒还有氯化钠生成,故答案为:NaCl;(5)由工艺流程可知,第①步反应中,铁元素、铬元素、氧元素化合价反应变化,属于氧化还原反应,其它各步反应中元素的化合价未变化,不属于氧化还原反应,故答案为:①;(6)20℃时K2Cr2O7饱和溶液浓度为0.4mol?L-1,该温度下c2(K+)?c(Cr2O2-7)=0.82?0.4=0.256,所以使K+离子浓度达到4mol?L-1(保持温度20℃),溶液F中Cr2O2-7离子的浓度最大为0.25642mol/L=0.016mol/L,故答案为:0.016mol/L.
(1)焙烧固体选用坩埚,所以实验室焙烧铬铁矿可选用的装置是d,故答案为:d;(2)由电荷守恒和氧原子及氢原子原子守恒可知,缺的为2OH-,所以其方程式为4CrO42-+6S+7H2O=4Cr(OH)3↓+3S2O32-+2OH-,
故答案为:2OH-;
(3)洗涤沉淀要注意用玻璃棒引流,其操作方法为:将蒸馏水沿着玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸没沉淀,待水流尽后,再重复操作2~3次,
故答案为:将蒸馏水沿着玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸没沉淀,待水流尽后,再重复操作2~3次;
(4)两性氢氧化物与强碱反应生成盐和水,所以Cr(OH)3溶于浓氢氧化钠溶液的离子方程式为:Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O,
故答案为:Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O;
(5)利用铝热反应冶炼Cr,所以由Cr2O3冶炼Cr的化学方程式为:Cr2O3+2Al
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