Question

4．工業(yè)上常用含少量SiO₂、Al₂O₃的鉻鐵礦（FeO•Cr₂O₃）冶煉鉻，簡要流程如圖：

（1）完成下列化學方程式（在橫線上填寫物質的化學式及計量數）：
2FeO•Cr₂O₃+4Na₂CO₃+7NaNO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+Fe₂O₃+4CO₂↑+7NaNO₂．
（2）操作①包括過濾與洗滌，在實驗室中進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，重復操作2～3次；
操作②可選用的裝置（部分夾持裝置略去）是D（填序號）．

（3）寫出能夠完成操作③的相關反應的化學方程式：2C₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Cr+3O₂↑或2Al+C₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cr+Al₂O₃
（4）化學需氧量（COD）可度量水遭受有機物污染的程度．在強酸并加熱的條件下，用K₂Cr₂O₇作強氧化劑處理水樣，并測定消耗的K₂Cr₂O₇的量，然后換算成相當于O₂的含量稱為化學需氧量（以mg•L^-1計）．化學興趣小組測定某水樣的化學需氧量（COD）過程如下：
Ⅰ．取a mL水樣置于錐形瓶中，加入10.00mL 0.250 0mol•L^-1的K₂Cr₂O₇溶液．
Ⅱ．…
Ⅲ．加指示劑，用c mol•L^-1的硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]溶液滴定，終點時消耗b mL（此步驟的目的是用Fe²⁺把多余的Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$轉化為Cr³⁺）．
①Ⅰ中量取K₂Cr₂O₇溶液的儀器是酸式滴定管或移液管．
②計算該水樣的化學需氧量時需用到下列關系：要除去1mol Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$需消耗6 mol Fe²⁺，1mol Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$相當于1.5mol O₂．

Answer 1

分析 由制備流程結合電子得失守恒和元素守恒可知，高溫下發(fā)生2FeO•Cr₂O₃+4Na₂CO₃+7NaNO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+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，據此答題．

解答 解：（1）根據反應前后元素的化合價變化可知，反應前鐵元素的化合價從+2價升高到+3價，失去1個電子．Cr元素的化合價從+3價升高到+6價，失去3個電子．而O、Na、C的化合價均沒有變化，所以根據電子的得失守恒可知，氮元素的化合價一定降低．由于鐵元素共失去2個電子，Cr元素共失去12個電子．因此7個氮原子得到14個電子，則氮元素的化合價從+5價降低到+3價，所以還原產物是NaNO₂，反應的離子方程式為2FeO•Cr₂O₃+4Na₂CO₃+7NaNO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Na₂CrO₄+Fe₂O₃+4CO₂↑+7NaNO₂，
故答案為：7NaNO₂；
（2）過濾后的沉淀洗滌是在過濾器中完成的，所以在實驗室中進行洗滌沉淀的操作是向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀，待液體流下，重復操作2～3次；操作②是Cr（OH）₃分解生成Cr₂O₃，固體加熱分解在坩堝中進行．A是蒸發(fā)，B是分液，C是過濾，因此答案選D，
故答案為：向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀，待液體流下，重復操作2～3次；  D；
 （3）Cr元素是高熔點金屬，可以通過鋁熱反應或電解法冶煉，反應的方程式分別為2C₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Cr+3O₂↑或2Al+C₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cr+Al₂O₃，
故答案為：2C₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Cr+3O₂↑或2Al+C₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cr+Al₂O₃；
（4）①K₂Cr₂O₇溶液顯酸性且具有強氧化性，因此需要用酸式滴定管或移液管量取，
故答案為：酸式滴定管或移液管；
②K₂Cr₂O₇在氧化還原反應中Cr元素的化合價從+6價降低到+3價，得到3個電子．而亞鐵離子中鐵元素的化合價從+2價升高到+3價，失去3個電子．因此根據電子得失守恒可知，去1molCr₂O₇^2-需消耗6molFe²⁺．由于1mol氧氣做氧化劑得到4mol電子，所以molCr₂O₇^2-相當于1.5molO₂，
故答案為：6；1.5．

點評 本題以物質的制備流程考查混合物分離提純的綜合應用，為高頻考點，涉及流程分析、混合物分離提純等，把握流程分析及發(fā)生的反應為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，綜合性較強，題目難度中等．