Question

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

（1）完成下列化學(xué)方程式(在橫線上填寫物質(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的含量稱為化學(xué)需氧量(以mg·L－1計(jì))�；瘜W(xué)興趣小組測(cè)定某水樣的化學(xué)需氧量(COD)過程如下：

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Cr2O72－轉(zhuǎn)化為Cr3＋)。

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 Cr2O72－需消耗__________ mol Fe2＋，1 mol Cr2O72－相當(dāng)于__________mol O2。

Answer 1

【答案】7NaNO2 向過濾器中加入蒸餾水至浸沒固體，讓液體自由流下，重復(fù)2—3次DCr2O3 + 2Al2Cr +Al2O3（電解Cr2O3 也可）61.5

【解析】

由制備流程結(jié)合電子得失守恒和元素守恒可知，高溫下發(fā)生2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO34Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2，固體加水，SiO2、Al2O3、Fe2O3不溶于水，過濾得Na2CrO4溶液，Na2CrO4溶液中加入硫化鈉，發(fā)生氧化還原反應(yīng)得氫氧化鉻沉淀和硫酸鈉溶液，過濾得氫氧化鉻固體，氫氧化鉻固體灼燒得氧化鉻，再利用鋁熱反或電解法冶煉可將氧化鉻制得鉻。

（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）過濾后的沉淀洗滌是在過濾器中完成的，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是過濾，因此選D；

（3）Cr元素是高熔點(diǎn)金屬，可以通過鋁熱反應(yīng)或電解法冶煉，反應(yīng)的方程式分別為2C2O34Cr+3O2↑或2Al+C2O32Cr+Al2O3 ；

（4）K2Cr2O7在反應(yīng)中Cr元素的化合價(jià)從+6價(jià)降到+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)升到+3價(jià)，失去3個(gè)電子．根據(jù)電子得失守恒可知，去1molCr2O72－需消耗6molFe2＋．由于1mol氧氣做氧化劑得到4mol電子，所以molCr2O72－相當(dāng)于1.5molO2。