Question

重铬酸钾（K₂Cr₂O₇)是高中化学常见的氧化剂，工业上以铬铁矿为原料用碱溶氧化法制备。铬铁矿中通常含有Cr₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等。

已知：①NaFeO₂遇水强烈水解②2CrO₄^2-(黄色) + 2H⁺Cr₂O₇^2-(橙色)+H₂O

请回答下列问题：

(1)将矿石粉碎的目的是________；高温灼烧时Cr₂O₃发生反应的化学方程式为__________。

(2)滤渣1中有红褐色物质，写出生成该物质反应的离子方程式________。滤渣2的主要成分是A1(OH)₃和______________。

(3)用简要的文字说明Na₂Cr₂O₇溶液中加入KC1固体，降温析出K₂Cr₂O₇的原因_______。    

(4) 25°C时，对反应2CrO₄^2-(黄色)+2H⁺Cr₂O₇^2- (橙色)+H₂O，取Na₂CrO₄溶液进行实验，测得部分实验数据如下：

时间/ (S)	0	0.01	0.02	003	0.04
(CrO4^2-)/ (mol·L^-1)	0.20	1.6×10^-2	1.2×10^-2	1.0×10^-2
(Cr2O7^2-)/ (mol·L^-1)	0	9.2×l0^-2	9.4×10^-2		9.5×10^-2

反应达到平衡时，溶液的pH=l，该反应平衡常数K为______。

②下列有关说法正确的_____________。

a.加少量NaHCO₃固体，可使溶液的橙色加深

b.0.03 s时v(CrO₄^2-)_(正)=2v(Cr₂O₇^2-)_(逆)

c.溶液中c(CrO₄^2-):c(Cr₂O₇^2-)=2 : 1时该反应己达平衡状态

d.反应达到平衡时CrO₄^2-的转化率为95%

Answer

增大反应物的表面积，加快反应速率 2Cr2O3 +3O2+8NaOH4Na2CrO4+4H2O FeO2-+2H2O=Fe(OH)3↓+OH- H2SiO3 K2Cr2O7的溶解度受温度影响较大，氯化钠的溶解度受温度影响较小 9.5×104 bd

【解析】铁矿中通常含有Cr2O3、FeO、Al2O3、SiO2等，将铬铁矿和烧碱、氧气混合焙烧得到Na2CrO4、NaFeO2，而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，由于NaFeO2会发生强烈水解生成氢氧化钠与氢氧化铁，过滤分离，滤液1中主要是NaAlO2、Na2SiO3、Na2CrO4、NaOH，滤渣1为Fe(OH)3；调节溶液pH，使NaAlO2、Na2SiO3反应转化为H2SiO3、Al(OH)3沉淀，过滤除去，滤液2主要是Na2CrO4，加入硫酸酸化，溶质变为Na2Cr2O7，然后加入KCl固体，利用溶解度不同或者受温度影响不同，结晶得到K2Cr2O7晶体，采用过滤方法得到K2Cr2O7晶体，据此分析解答。

（1）将矿石粉碎的目的是：增大反应物的表面积，加快反应速率；高温时发生氧化还原反应，Cr2O3与O2、NaOH反应生成Na2CrO4与水，反应方程式为：2Cr2O3+3O2+8NaOH4Na2CrO4+4H2O；（2）NaFeO2会发生强烈水解生成氢氧化钠与氢氧化铁，反应离子方程式为：FeO2-+2H2O=Fe(OH)3↓+OH-；滤渣2的主要成分是A1(OH)3和H2SiO3；（3）Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体，降温析出K2Cr2O7的原因：K2Cr2O7的溶解度受温度影响较大，氯化钠的溶解度受温度影响较小；

（4）①0.03s时c（Cr2O72-）=1/2×（0.2-1.0×10-2）mol/L=9.5×10-2mol/L，与0.04s时的浓度相等，故0.03s时处于平衡状态，反应达到平衡时，溶液的pH=1，该反应平衡常数K=c(Cr2O72−)/c2(CrO42−)×c2(H+) =9.5×10−2/(1.0×10−2)2×0.12=9.5×104；②a．加少量NaHCO3固体，消耗氢离子，平衡逆向移动，溶液的橙色变浅，黄色加深，a错误；b．0.03s时处于平衡状态，v(CrO42−)（正）=2v(Cr2O72−)（逆）说明同种离子的生成速率与消耗速率相等，b正确；c．平衡时各组分的浓度不一定等于化学计量数之比，与转化率等有关，c错误；d．反应达到平衡时CrO42-的转化率为(2−1.0×10−2)mol/L/0.2mol/L×100%=95%，d正确，答案选bd。