《2025年5年高考3年模拟高中化学全一册人教B版》

30.(2021山东，17，11分)工业上以铬铁矿($FeCr_{2}O_{4}$，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(

回答下列问题：
(1)焙烧的目的是将$FeCr_{2}O_{4}$转化为$Na_{2}CrO_{4}$，并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐。焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是____________________。
(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度$c\leqslant1.0×10^{-5}mol\cdot L^{-1}$时，可认为已除尽。

中和时pH的理论范围为_______；酸化的目的是____________________；Fe元素在_______(填操作单元的名称)过程中除去。
(3)蒸发结晶时，过度蒸发将导致____________________；冷却结晶所得母液中，除$Na_{2}Cr_{2}O_{7}$外，可在上述流程中循环利用的物质还有_______。
(4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以$Na_{2}CrO_{4}$为主要原料制备$Na_{2}Cr_{2}O_{7}$的总反应方程式为：$4Na_{2}CrO_{4}+4H_{2}O\xlongequal{通电}2Na_{2}Cr_{2}O_{7}+4NaOH + 2H_{2}\uparrow+O_{2}\uparrow$
则$Na_{2}Cr_{2}O_{7}$在_______(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为_______。

答案： 答案
(1)使气固反应物充分接触，加快反应速率，使反应充分进行
(2)4.5～9.3 使$CrO_{4}^{2 - }$转化为$Cr_{2}O_{7}^{2 - }$ 浸取
(3)有$Na_{2}Cr_{2}O_{7}$析出 $H_{2}SO_{4}$
(4)阳 $Na^{+}$
解析
(2)在纯碱条件下“焙烧”后$Al$与$Si$元素转化可溶性钠盐——$Na[Al(OH)_{4}]$、$Na_{2}SiO_{3}$；$FeCr_{2}O_{4}$转化为$Fe_{2}O_{3}$和$Na_{2}CrO_{4}$[（1）问给出]，加水“浸取”后，$Fe_{2}O_{3}$被滤去；“中和”的目的是去除杂质$Na[Al(OH)_{4}]$、$Na_{2}SiO_{3}$。题图中纵坐标为 - 5时，可认为杂质除尽，对应$pH$的理论范围为4.5～9.3；“酸化”时发生反应的离子方程式为$2H^{+}+2CrO_{4}^{2 - }\xrightleftharpoons{\;}Cr_{2}O_{7}^{2 - }+H_{2}O$，利于得到$Na_{2}Cr_{2}O_{7}\cdot 2H_{2}O$。（3）“酸化”后溶液中含有$Na_{2}Cr_{2}O_{7}$、$Na_{2}SO_{4}$、$H_{2}SO_{4}$，蒸发结晶、过滤得到的副产品应是硫酸钠或其结晶水合物，若过度蒸发将导致$Na_{2}Cr_{2}O_{7}$析出；冷却结晶得到$Na_{2}Cr_{2}O_{7}\cdot 2H_{2}O$，母液中含有的硫酸可循环利用。（4）阳极电极反应式为$2H_{2}O - 4e^{-}\xlongequal{\;}O_{2}\uparrow + 4H^{+}$，阴极电极反应式为$2H_{2}O + 2e^{-}\xlongequal{\;}H_{2}\uparrow + 2OH^{-}$，结合$2CrO_{4}^{2 - }+2H^{+}\xrightleftharpoons{\;}Cr_{2}O_{7}^{2 - }+H_{2}O$，可知$Na_{2}Cr_{2}O_{7}$在阳极生成。电解时$2mol\ Na_{2}CrO_{4}$转化为$1mol\ Na_{2}Cr_{2}O_{7}$，为保持溶液呈电中性，多余的$Na^{+}$应通过阳离子交换膜进入阴极室[若使用阴离子交换膜，则$OH^{-}$进入阳极室中和$H^{+}$，无法得到产品]。