以铬铁矿[Fe(CrO2)2]为原料可制备K2Cr2O7和金属铬。实验流程如下:
已知:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O。pH<3.0,CrO42-含量极小。
(1)写出铬铁矿焙烧转化为Na2CrO4的化学反应方程式:_____________________。焙烧时不能使用陶瓷容器的原因是________________________________________。
(2)判断加入稀硫酸的量已经足量的标准是_______________________________________。
(3)操作①包括过滤和洗涤。实验室洗涤沉淀的操作是________________________________。
(4)Na2S的作用是调节溶液的酸碱度和_____________________。
(5)Fe3+在pH为3.7时可完全转化为Fe(OH)3。在上述流程中所得Na2Cr2O7溶液中含有少量Fe3+。请结合上图有关物质的溶解度曲线,设计由Na2Cr2O7溶液制备K2Cr2O7固体的实验方案(实验中须选用的试剂:硫酸溶液、NaOH溶液、KCl固体、蒸馏水):
步骤①除杂质:__________________________________________________________________;
步骤②制备K2Cr2O7固体:__________________________________________________。
【答案】4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应 所得Na2Cr2O7溶液的pH小于3.0 沿玻璃棒加水至浸设沉淀,待水自然滤出后重复2~3次 将重铬酸钠还原为氢氧化铬 向Na2Cr2O7溶液中加入适量NaOH溶液调节pH大于3.7,过滤 向①中滤液加入硫酸溶液至pH小于3.0,再加入适量KCl固体,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥
【解析】(1)根据流程图可知高温下碳酸钠、氧气与Fe(CrO2)2反应转化为NazCrO4的化学反应方程式为4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2。由于陶瓷在高温下会与Na2CO3反应,所以焙烧时不能使用陶瓷容器;
(2)精确测定Na2Cr2O7溶液的pH小于3.0。
(3)洗涤沉淀在过滤器中完成,则实验室洗涤沉淀的操作是沿玻璃棒加水至浸没沉淀,待水自然滤出后重复2~3次;
(4)硫离子具有还原性,则Na2S的作用除了调节溶液的酸碱度外,还有将重铬酸钠还原为氢氧化铬的作用;
(5)Na2Cr2O7的溶解度大于重铬酸钾,又因为Fe3+在pH为3.7时可完全转化为Fe(OH)3,所以结合已知信息可知由Na2Cr2O7溶液制备K2Cr2O7固体的实验方案为向Na2Cr2O7溶液中加入适量NaOH调节pH大于3.7,过滤,向滤液中加入硫酸溶液至pH小于3.0,再加入适量KCl固体,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥即可。