Question

【題目】重鉻酸鉀(K2Cr2O7)是工業上重要的氧化劑，實驗室利用鉻鐵礦(主要成份為FeO·Cr2O3)模擬工業生產制備重鉻酸鉀的主要工藝如下：

(1) 鉻鐵礦中的SiO2和Al2O3在反應器中與純堿共熱反應轉變為可溶性鹽，寫出Al2O3與碳酸鈉反應的化學方程式：_________。

(2)反應器中發生的主要反應為： 6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O。Fe2O3可進一步轉化為NaFeO2。NaFeO2在操作Ⅰ中強烈水解，寫出NaFeO2水解的化學方程式：_________。

(3)操作Ⅱ的目的是_________。

(4)操作Ⅰ中CrO42－轉化為Cr2O72－，寫出此可逆反應的離子方程式：_________

(5)稱取重鉻酸鉀試樣2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于錐形瓶中，加入10mL 2mol·L－1H2SO4和足量碘化鉀(鉻的還原產物為Cr3+)，放于暗處5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol·L－1Na2S2O3標準溶液滴定至滴定終點時用去Na2S2O3溶液40.00mL(I2+2S2O32－＝2I－+S4O62－)。

①寫出重鉻酸鉀與碘化鉀反應的離子方程式：_________；

②重鉻酸鉀試樣的純度(設整個過程中其它雜質不參與反應)為_________。

Answer 1

【答案】Al2O3+ Na2CO32NaAlO2+CO2↑ NaFeO2+ 2H2O＝Fe(OH)3↓ + NaOH 除去SiO32－和AlO2－ 2CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O Cr2O72－+6I－+14 H+＝2Cr3++ 3I2+ 7H2O 94.08%

【解析】

（1）Al2O3與碳酸鈉的反應可以參照玻璃熔爐中SiO2與純堿的反應，即生成NaAlO2和CO2，化學方程式為：Al2O3+ Na2CO32NaAlO2+CO2↑；

（2）NaFeO2的強烈水解即NaFeO2電離的FeO2-離子結合水電離出的H+離子轉化為Fe(OH)3沉淀，NaFeO2電離的Na+離子結合水電離出的OH-離子生成NaOH的過程，因此化學方程式為NaFeO2+ 2H2O＝Fe(OH)3↓ + NaOH；

（3） 操作Ⅱ是調節pH=7~8，之后是過濾，因此目的是除去Na2CrO4中的雜質離子，由前面的流程中可知，Fe元素已經轉化為Fe(OH)3沉淀，因此雜質是Si元素的SiO32-和Al元素的AlO2-；

（4） CrO42－轉化為Cr2O72－，由Cr元素的價態都為+6價可知該可逆反應是非氧化還原反應，離子方程式為：2CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O；

（5）重鉻酸鉀中鉻的還原產物為Cr3+，根據化合價的變化，碘化鉀中I-被氧化成I2，介質是H2SO4，根據得失電子守恒和電荷守恒，該離子方程式為：Cr2O72－+6I－+14 H+＝2Cr3++ 3I2+ 7H2O；依據反應方程式，各物質的量比關系為：Cr2O72－～3I2～6S2O32－，n(S2O32－)=0.1200 mol·L－1×0.040 L=0.0048 mol，推出n(Cr2O72－)=0.0048 mol÷6=0.0008 mol，原試樣中的n(Cr2O72－)=0.0008 mol×250mL÷25.00mL=0.008 mol；m(K2Cr2O7)=0.008 mol×294 g/mol=2.352 g；ω(K2Cr2O7)=2.352 g÷2.5000g=94.08%。