Question

【題目】以鉻鐵礦(含FeO·Cr2O3、Al2O3、SiO2等)為原料制備二草酸鉻鉀的實驗步驟如圖：

回答下列問題：

(1)“熔融”的裝置如圖，坩堝W的材質可以是________(填“鐵”“陶瓷”或“玻璃”)；FeO·Cr2O3與KClO3及Na2CO3發生反應，生成Fe2O3、KCl、Na2CrO4和CO2的化學方程式為_______________。

(2)熔融后的固體中含Na2CrO4、Fe2O3、Na2SiO3、NaAlO2、KCl等，步驟①的具體步驟為水浸，過濾，調pH為7~8，加熱煮沸半小時，趁熱過濾。第一次過濾濾渣中的主要成分為________，“調pH為7~8，加熱煮沸半小時”的目的是__________。

(3)步驟②需加入酸，則加入稀硫酸時發生反應的離子方程式為________。

(4)步驟④包含的具體操作有____，經干燥得到K2Cr2O7晶體。(有關物質的溶解度曲線如圖所示)

(5)步驟⑤需往兩種固體混合物中加入一滴水及少量酒精研磨，所用的硅酸鹽質儀器的名稱是________。

(6)采用熱重分析法測定K[Cr(C2O4)2]·nH2O樣品所含結晶水數目，將樣品加熱到80℃時，失掉全部結晶水，失重16.8%。K[Cr(C2O4)2]·nH2O晶體中n=____。

Answer 1

【答案】鐵 Fe2O3、Fe(OH)3 使AlO2-、SiO32-水解為Al(OH)3和H2SiO3，過濾除去 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O 加熱濃縮、冷卻結晶、過濾并洗滌 研缽 3

【解析】

鉻鐵礦(含FeO·Cr2O3、Al2O3、SiO2等)，與KClO3 及NaOH、Na2CO3發生反應，熔融后的固體中含Na2CrO4、Fe2O3、Na2SiO3、NaAlO2、KCl及NaFeO2 等，主要的反應為：，水浸，過濾，調pH為7-8，加熱煮沸半小時，趁熱過濾，除去不溶的Fe2O3以及反應NaFeO2+2H2O═Fe(OH)3↓+NaOH生成的Fe(OH)3沉淀，濾液含有Na2CrO4、Na2SiO3、NaAlO2、KCl及等，再調節pH除去Na2SiO3、NaAlO2，得到含有Na2CrO4、KCl的溶液，加入稀硫酸發生反應：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，加入KCl，Na2Cr2O7轉化為K2Cr2O7，將溶液蒸發濃縮、冷卻結晶，過濾并洗滌沉淀得到K2Cr2O7，加入草酸晶體和無水乙醇得到產品K[Cr(C2O4)2]·nH2O。

(1)高溫下陶瓷或玻璃中的SiO2會與NaOH及Na2CO3發生反應；由流程分析可知6FeOCr2O3、Na2CO3和KClO3在加熱條件下生成Na2CrO4、Fe2O3、KCl和CO2，結合質量守恒寫出發生反應的化學方程式；

(2)熔渣中的Fe2O3和生成的Fe(OH)3均不溶于水；根據鹽的水解反應是吸熱反應，從平衡移動角度分析；

(3)根據流程，酸化時，CrO42-→Cr2O72-，結合電荷守恒和原子守恒寫出發生反應的離子方程式；

(4)根據溶解度隨溫度變化情況，選擇結晶方法；

(5)結合常用儀器的性能判斷；

(6)根據K[Cr(C2O4)2]·nH2O中水的質量分析為16.8%，即=0.168計算。

(1)高溫下陶瓷或玻璃儀器中的SiO2會與NaOH及Na2CO3發生反應，因此應選用鐵坩堝；

由流程中的產物及已知條件可知反應方程式為；

(2)根據分析第一次過濾的濾渣為熔渣中的Fe2O3以及反應NaFeO2+2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH生成的Fe(OH)3；由于NaAlO2、Na2SiO3是強堿弱酸鹽，在溶液中存在水解平衡，水解產生Al(OH)3、H2SiO3，由于鹽的水解反應是吸熱反應，根據溫度對鹽的水解的影響，“調pH為7－8，加熱煮沸半小時”的目的是使AlO2-、SiO32-水解為Al(OH)3和H2SiO3，過濾除去；

(3)根據流程，酸化時，CrO42-→Cr2O72-，結合電荷守恒和原子守恒，可得發生反應的離子方程式2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O；

(4)依據溶解度曲線，步驟④包含的操作有蒸發濃縮、冷卻結晶，過濾并洗滌，經干燥得到K2Cr2O7晶體；

(5)實驗室研磨固體時，所用硅酸鹽質儀器為研缽；

(6) K[Cr(C2O4)2]·nH2O的相對分子質量為267+18n，由題意知=0.168，解得n=3。