Question

【題目】工業上用鉻鐵礦(主要成分可表示為FeO·Cr2O3，還含有Al2O3、MgCO3、SiO2等雜質)為原料制備重鉻酸鉀晶體(K2Cr2O7)和鐵紅的流程如下：

已知：Ⅰ.2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O

Ⅱ.常見離子開始生成沉淀和沉淀完全的pH值如下表所示：

	Fe3+	Al3+	Mg2+	SiO32-	AlO2-
開始沉淀的pH	1.9	4.2	8.1	9.5	10.2
沉淀完全的pH	3.2	5.3	9.4	8.0	8.5

(1)鉻鐵礦反應前需要進行粉碎，目的是________。

(2)熔融Na2CO3條件下主要反應：2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3=4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2。該反應中的氧化產物為___________、___________。該條件下還可以得到的副產物為NaAlO2和Na2SiO3，寫出生成Na2SiO3的化學方程式為__________。

(3)濾渣2的主要成分為____________；濾渣4的主要成分為___________。

(4)調節pH3的合適試劑為_______________；調節pH3的范圍為____________。

(5)用醋酸調節pH2=5的目的為________________。

(6)檢驗濾液4中Fe3+是否沉淀完全的方法是___________________________。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快反應速率 Na2CrO4 Fe2O3 SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ Al(OH)3、H2SiO3 Fe(OH)3 鹽酸 3.2≤pH<8.1 使CrO42-轉化為Cr2O72- 取少量溶液于試管中，向其中滴加KSCN溶液，若溶液未變為紅色，即證明Fe3+沉淀完全，反之未沉淀完全

【解析】

鉻鐵礦與Na2CO3、NaNO3在高溫條件下發生反應2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3=4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2。其中含有的雜質也會在該條件下反應得到的副產物為NaAlO2和Na2SiO3，加水，MgO、Fe2O3及不溶性雜質，進入濾渣1中，Na2CrO4、NaNO2、NaAlO2和Na2SiO3都溶于水，進入濾液1中。向濾液1中加入醋酸，使溶液的pH為7～8，可以使NaAlO2轉化為Al(OH)3，使Na2SiO3轉化為H2SiO3沉淀，濾渣2中含有Al(OH)3、H2SiO3；向濾液中再加入醋酸，調整溶液的pH=5，CrO42-轉化為Cr2O72-，與加入的KCl反應產生重鉻酸鉀晶體(K2Cr2O7)；向濾渣1中加入鹽酸，MgO、Fe2O3反應產生Mg2+、Fe3+，過濾除去不溶性雜質，向濾液中加入鹽酸調整溶液的3.2≤pH<8.1，Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，進入濾渣4中，然后過濾洗滌沉淀，然后干燥，灼燒，得到鐵紅Fe2O3。

(1)鉻鐵礦反應前需要進行粉碎，目的是增大接觸面積，提高反應速率。

(2)熔融Na2CO3條件下主要反應：2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3=4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2。在該反應中，Fe、Cr元素化合價升高，失去電子，被氧化，反應產生的的氧化產物為Fe2O3、Na2CrO4。該條件下Al2O3與Na2CO3反應產生NaAlO2，雜質SiO2與Na2CO3反應產生Na2SiO3，生成Na2SiO3的化學方程式為SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑。

(3)根據上述分析可知濾渣2的主要成分為Al(OH)3、H2SiO3；濾渣4的主要成分為Fe(OH)3。

(4)用鹽酸調節pH3在3.2≤pH<8.1，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Mg2+仍然以離子形式存在于溶液中，所以合適試劑為HCl；調節pH3的范圍為3.2≤pH<8.1。

(5)用醋酸調節pH2=5的目的為使CrO42-轉化為Cr2O72-。

(6)檢驗濾液4中Fe3+是否沉淀完全的方法是取少量溶液于試管中，向其中滴加KSCN溶液，若溶液未變為紅色，即證明Fe3+沉淀完全，反之未沉淀完全。