Question

鉻化學(xué)豐富多彩，由于鉻光澤度好，常將鉻鍍在其它金屬表面，同鐵、鎳組合各種性能的不銹鋼．K₂Cr₂O₇和CrO₃大量用于鞣革、印染、顏料、電鍍等工業(yè)中，是工業(yè)上造成鉻污染的主要原因．近期曝光的“毒膠囊”事件中，就是因為工業(yè)皮革的下角料或破皮鞋等為原料制成的工業(yè)明膠被冒充成食用明膠制成膠囊，造成膠囊內(nèi)的鉻嚴重超標．
（1）CrO₃的熱穩(wěn)定性較差，加熱時逐步分解，其固體殘留率隨溫度的變化如圖所示．
①A點時剩余固體的成分是

 

（　填化學(xué)式　）．
②從開始加熱到750K時總反應(yīng)方程式為

 

．
（2）Cr（Ⅵ）主要以Cr₂O₄^2-和Cr₂O₇^2-形態(tài)存在，在酸性條件下具有很強的氧化性，它們在溶液中存在如下轉(zhuǎn)換：2Cr₂O₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O；K=4.2×10¹⁴．若要使溶液由黃色變橙色，則應(yīng)采取的措施是

 

A．加NaOH   B．加鹽酸   C．加硫酸  D．加AgNO₃
（3）工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr（Ⅵ），毒性較大，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害．凈化處理方法之一是將含Cr₂O₇^2-的廢水放電解槽內(nèi)，用鐵作陽極，加入適量的NaCl進行電解：陽極區(qū)生成的Fe²⁺和Cr₂O₇^2-發(fā)生反應(yīng)，生成Fe³⁺和Cr³⁺在陰極區(qū)與OH^-結(jié)合生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀以除去[已知K_spFe（OH）₃=4.0×10^-38，K_spCr（OH）₃=6.0×10^-33]
①電解過程中NaCl的作用是

 

．
②寫出陽極的電極反應(yīng)式

 

．
③寫出Fe²⁺和Cr₂O₇^2-發(fā)生反應(yīng)生成Fe³⁺和Cr³⁺的離子反應(yīng)方程式

 

．
④已知電解后的溶液中c（Fe³⁺）=2.0×10^-13mol?L^-1，則溶液中c（Cr³⁺）為

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡建立的過程,電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在變化過程中，Cr的質(zhì)量沒有變，求出氧原子和鉻原子的個數(shù)比即可；
②先求出B的固體的成分，再利用原子守恒寫出方程式；
（2）若要使溶液由黃色變橙色，平衡正向進行，依據(jù)影響平衡因素分析判斷；
（3）用Fe做電極進行電解，陽極發(fā)生Fe-2e^-=Fe²⁺，生成的亞鐵離子與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)被還原為Cr³⁺然后生成Cr（OH）₃沉淀除去，以此來解答．
①NaCl為電解質(zhì)，加入適量的NaCl可增強溶液的導(dǎo)電能力；
②鐵做電極，陽極鐵失電子生成亞鐵離子；
③亞鐵離子在酸溶液中還原Cr₂O₇^2-離子，生成鉻離子和鐵離子；
④先根據(jù)KspFe（OH）₃和c（Fe³⁺）求出c（OH^-），然后再根據(jù)c（OH^-）和KspCr（OH）₃求出c（Cr³⁺）．

解答： 解：（1）①設(shè)CrO₃的質(zhì)量為100g，則CrO₃中鉻元素的質(zhì)量為：100g×

52

52+16×3

=52g，A點時固體的質(zhì)量為：100g×94.67%=94.67g，Cr的質(zhì)量沒有變，所以生成物中Cr的質(zhì)量為52g，氧元素的質(zhì)量為42.67g，兩者的個數(shù)比為

52

52

：

42.67

16

=3：8，所以A點時剩余固體的成分是Cr₃O₈，故答案為：Cr₃O₈；
②B點時固體的質(zhì)量為：100g×76%=76g，Cr的質(zhì)量沒有變，所以生成物中Cr的質(zhì)量為52g，氧元素的質(zhì)量為24，兩者的個數(shù)比為

52

52

：

24

16

=2：3，所以B點時剩余固體的成分是Cr₂O₃，所以加熱到 750K 時成分是Cr₂O₃，則反應(yīng)方程式為：4CrO₃

△   .

2Cr₂O₃+3O₂↑，
故答案為：4CrO₃

△   .

2Cr₂O₃+3O₂↑；
（2）2Cr₂O₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O；K=4.2×10¹⁴．若要使溶液由黃色變橙色，平衡正向進行；
A．加NaOH 和氫離子反應(yīng)，平衡逆向進行，橙色變化為黃色，故A不符合；
B．加鹽酸，氫離子濃度增大，但Cr₂O₄^2-和Cr₂O₇^2-在酸性條件下具有很強的氧化性能氧化氯離子為氯氣，故B不符合；
C．加硫酸氫離子濃度增大，平衡正向進行，故C符合；
D．加AgNO₃ ，重鉻酸根遇到銀離子形成鉻酸銀沉淀（磚紅色） 不會形成重鉻酸銀沉淀，平衡逆向進行，溶液顏色橙色變化為黃色，故D不符合；
故選C．
（3）①因NaCl為電解質(zhì)，加入適量的NaCl可增強溶液的導(dǎo)電能力，故答案為：增強溶液的導(dǎo)電能力；
②Fe為陽極，則陽極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣，則陰極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂ ↑，故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
③生成的亞鐵離子與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)被還原為Cr³⁺，反應(yīng)的離子方程式為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
故答案為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
④Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq），溶液中c（OH^-）=

3	KspFe(OH)3 c(Fe3+)

=

3	4×10-38 2×10-13

mol/L=

3	2.0×10-25

mol/L，
則溶液中c（Cr³⁺）=

KspCr(OH)3

c3(OH-)

=

6.0×10-31

2.0×10-25

=3.0×10ˉ⁶mol/L，
故答案為：3.0×10ˉ⁶．

點評：本題考查電解原理及氧化還原反應(yīng)，沉淀溶解平衡的分析計算，平衡移動原理的分析判斷，熟悉發(fā)生的電極反應(yīng)及氧化還原反應(yīng)，圖象曲線變化的分析理解，即可解答，題目難度較大．