Question

【題目】工業(yè)上常用含少量SiO2、Al2O3的鉻鐵礦(FeO·Cr2O3)冶煉鉻，簡(jiǎn)要流程如下：

（1）完成下列化學(xué)方程式(在橫線(xiàn)上填寫(xiě)物質(zhì)的化學(xué)式及計(jì)量數(shù))：

2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO34Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2↑＋________。

（2）操作①包括過(guò)濾與洗滌，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行洗滌沉淀的操作是_____________________；操作②可選用的裝置(部分夾持裝置略去)是________(填序號(hào))。

（3）寫(xiě)出能夠完成操作③的相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________。

（4）化學(xué)需氧量(COD)可度量水遭受有機(jī)物污染的程度。在強(qiáng)酸并加熱的條件下，用K2Cr2O7作強(qiáng)氧化劑處理水樣，并測(cè)定消耗的K2Cr2O7的量，然后換算成相當(dāng)于O2的含量稱(chēng)為化學(xué)需氧量(以mg·L－1計(jì))。化學(xué)興趣小組測(cè)定某水樣的化學(xué)需氧量(COD)過(guò)程如下：

a．取a mL水樣置于錐形瓶中，加入10.00 mL 0.2500 mol·L－1的K2Cr2O7溶液。

b.……

c．加指示劑，用c mol·L－1的硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液滴定，終點(diǎn)時(shí)消耗b mL(此步驟的目的是用Fe2＋把多余的Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋)。

①計(jì)算該水樣的化學(xué)需氧量時(shí)需用到下列關(guān)系：要除去1 mol Cr2O需消耗_______ mol Fe2＋，1 mol Cr2O相當(dāng)于________mol O2。

②該廢水中加入硫酸亞鐵銨和稀硫酸，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________。

③若用硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]處理該含鉻（Cr2O）廢水過(guò)程中，反應(yīng)中鐵元素和鉻元素完全轉(zhuǎn)化為沉淀。該沉淀經(jīng)干燥后得到nmolFeO·FeyCrxO3。不考慮處理過(guò)程中的實(shí)際損耗，下列敘述正確的是____。

a．消耗硫酸亞鐵銨的物質(zhì)的量為1.5nmol

b．處理廢水中的Cr2O72-的物質(zhì)的量為0.25nmol

c．反應(yīng)中發(fā)生轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3nxmol

Answer 1

【答案】 7NaNO2 向漏斗中加入蒸餾水至浸沒(méi)固體，讓液體自由留下，重復(fù)2—3次 D Cr2O3 + 2Al2Cr +Al2O3（電解Cr2O3 也可） 6mol 1.5mol 6Fe2++Cr2O72-+14H+=2Cr3++7H2O+6Fe3+ bc

【解析】（1）根據(jù)反應(yīng)前后元素的化合價(jià)變化可知，反應(yīng)前鐵元素的化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià)，失去1個(gè)電子。Cr元素的化合價(jià)從+3價(jià)升高到+6價(jià)，失去3個(gè)電子，而O、Na、C的化合價(jià)均沒(méi)有變化，所以根據(jù)電子的得失守恒可知，氮元素的化合價(jià)一定降低。由于鐵元素共失去2個(gè)電子，Cr元素共失去12個(gè)電子，因此7個(gè)氮原子得到14個(gè)電子，則氮元素的化合價(jià)從+5價(jià)降低到+3價(jià)，所以還原產(chǎn)物是NaNO2，反應(yīng)的離子方程式為2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO34Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2↑＋7NaNO2。（2）過(guò)濾后的沉淀洗滌是在過(guò)濾器中完成的，所以在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行洗滌沉淀的操作是向漏斗中加蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待液體流下，重復(fù)操作2～3次；操作②是Cr（OH）3分解生成Cr2O3，固體加熱分解在坩堝中進(jìn)行，A是蒸發(fā)，B是分液，C是過(guò)濾，因此答案選D；（3）Cr元素是高熔點(diǎn)金屬，可以通過(guò)鋁熱反應(yīng)或電解法冶煉，反應(yīng)的方程式分別為Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3、2Cr2O34Cr+3O2↑。（4）①K2Cr2O7在氧化還原反應(yīng)中Cr元素的化合價(jià)從+6價(jià)降低到+3價(jià)，得到3個(gè)電子，而亞鐵離子中鐵元素的化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià)，失去3個(gè)電子，因此根據(jù)電子得失守恒可知，除去1molCr2O72-需消耗6molFe2+，由于1mol氧氣做氧化劑得到4mol電子，所以1molCr2O72-相當(dāng)于1.5molO2；②該廢水中加入硫酸亞鐵銨和稀硫酸，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為6Fe2++Cr2O72-+14H+=2Cr3++7H2O+6Fe3+。③FeOFeyCrxO3中Cr為正三價(jià)，由化合物中正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0可知，3y+3x=6，則x=2-y，由得失電子守恒知y=3x，則x=0.5、y=1.5。a．由鐵元素守恒，消耗硫酸亞鐵的物質(zhì)的量為n（y+1）mol＝2.5nmol，a錯(cuò)誤；b．根據(jù)鉻原子守恒，Cr原子為nxmol，故Cr2O72-的物質(zhì)的量為0.5nxmol＝0.25nmol，b正確；c．得到nmolFeOFeyCrxO3，則一共有nxmolCr原子參加反應(yīng)，1molCr轉(zhuǎn)移電子3mol，故轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3nxmol，c正確；答案選bc。