Question

【題目】硫酸亞鐵晶體俗稱綠礬(FeSO4 7H2O)，重鉻酸鈉晶體俗稱紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)，它們都是重要的化工產(chǎn)品。工業(yè)上以鉻鐵礦[主要成分是[Fe(CrO2)2]為原料制備綠礬和紅礬鈉的工藝流程如圖所示。

請回答下列問題：

(1)已知Fe(CrO2)2中鉻元素的化合價為+3價，則Fe(CrO2)中鐵元素的化合價為______________。

(2)化學(xué)上可將某些鹽寫成氧化物的形式，如Na2SiO3寫成Na2O·SiO2，則Fe(CrO2)2可寫成__________。

(3)煅燒鉻鐵礦時，礦石中的Fe(CrO2)2轉(zhuǎn)變成可溶于水的Na2CrO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O22Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2

①該反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為________________。

②為了加快該反應(yīng)的反應(yīng)速率，可采取的措施是_________________(填一種即可)。

⑷己知CrO42-在氫離子濃度不同的酸性溶液中有不同的反應(yīng)。如：

2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 3CrO42-+4H+=Cr3O102-+2H2O

①往混合溶液甲中加入硫酸必須適量的原因是________________。

②混合溶液乙中溶質(zhì)的化學(xué)式為______________________。

(5)寫出Fe與混合溶液丙反應(yīng)的主要離子方程式_________________。檢驗溶液丁中無Fe3+的方法是：_____________。從溶液丁到綠鞏的實驗操作為蒸發(fā)濃縮、___________、過濾、洗滌、干燥。

Answer 1

【答案】 +2 價 FeO·Cr2O3 4：7 粉碎礦石(或升高溫度） H2SO4量少時不能除盡Na2CO3雜質(zhì)，H2SO4量多時又會生成新的雜質(zhì)(Cr3O10-2)，所以H2SO4必須適量 Na2Cr2O7、Na2SO4 Fe+2Fe3+=3Fe2+ 取少量丁溶液于試管中，向其中加入KSCN溶液，不顯紅色則說明丁溶液中不含F(xiàn)e3+ 冷卻結(jié)晶

【解析】鉻鐵礦中加入碳酸鈉并通入氧氣，高溫下將Fe(CrO2)2氧化得到Fe2O3、Na2CrO4，同時生成CO2，將得到的固體溶于水得到Na2CrO4溶液，然后過濾，得到得到Na2CrO4和過量的碳酸鈉混合溶液和氧化鐵固體，在Na2CrO4和碳酸鈉混合溶液中加入硫酸酸化，硫酸和Na2CrO4反應(yīng)生成Na2Cr2O7和硫酸鈉，同時除去碳酸鈉，通過蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，得到紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)；氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，加入鐵粉將硫酸鐵還原生成硫酸亞鐵，最后蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，得到綠礬。

(1) Fe(CrO2)2中鉻元素的化合價為+3價，根據(jù)正負(fù)化合價的代數(shù)和為0，F(xiàn)e(CrO2)中鐵元素的化合價為+2價，故答案為：+2 價；

(2) Fe(CrO2)2中鉻元素的化合價為+3價，鐵元素的化合價為+2價，可寫成FeO·Cr2O3，故答案為：FeO·Cr2O3；

(3)①高溫氧化時，Fe(CrO2)2和碳酸鈉、氧氣反應(yīng)氧化還原反應(yīng)生成Na2CrO4、二氧化碳和氧化鐵，該反應(yīng)中Fe元素化合價由+2價變?yōu)?/span>+3價、Cr元素化合價由+3價變?yōu)?/span>+6價，O元素化合價由0價變?yōu)?/span>-2價，所以氧氣是氧化劑、Fe(CrO2)2是還原劑，則還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比為4：7，故答案為：4：7；

②根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素，為了加快該反應(yīng)的反應(yīng)速率，可采取的措施有粉碎礦石、升高溫度等，故答案為：粉碎礦石(或升高溫度)；

⑷①H2SO4量少時不能除盡Na2CO3雜質(zhì)，H2SO4量多時又會生成新的雜質(zhì)(Cr3O102-)，所以H2SO4必須適量，故答案為：H2SO4量少時不能除盡Na2CO3雜質(zhì)，H2SO4量多時又會生成新的雜質(zhì)(Cr3O102-)，所以H2SO4必須適量；

②根據(jù)上述分析，混合溶液乙中的溶質(zhì)有Na2Cr2O7、Na2SO4，故答案為：Na2Cr2O7、Na2SO4；

(5)Fe與硫酸鐵溶液反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+。檢驗溶液丁中無Fe3+的方法為：取少量丁溶液于試管中，向其中加入KSCN溶液，不顯紅色則說明丁溶液中不含Fe3+；從硫酸亞鐵溶液到綠鞏的實驗操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，故答案為：取少量丁溶液于試管中，向其中加入KSCN溶液，不顯紅色則說明丁溶液中不含Fe3+ ；冷卻結(jié)晶。