Question

【化学–选修2：化学与技术】（15分）
重铬酸钠俗称红矾钠(Na₂Cr₂O₇·2H₂O)，是重要的化工产品和强氧化剂。工业制备红矾钠的流程如下：

（1）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na₂SiO₃可写成Na₂O·SiO₂，则Fe(CrO₂)₂可写成                          。
（2）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe(CrO₂)₂生成可溶于水的Na₂CrO₄，反应化学方程式如下：4Fe(CrO₂)₂+8Na₂CO₃+7O₂ = 2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂。为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是                            。（写一种即可）
（3）已知CrO₄^2－在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：
2CrO₄^2－+2H⁺= Cr₂O₇^2－+H₂O；     3CrO₄^2－+4H⁺= Cr₃O₁₀^2－+2H₂O
① 往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是                                    。
② 混合溶液乙中溶质的化学式是                 。
（4）在含Cr₂O₇^2－废水中存在着平衡：Cr₂O₇^2－+H₂O2CrO₄^2－+2H⁺，请写出该平衡的平衡常数表达式K=       ，若继续加水稀释，平衡将    移动(填“正向”、“逆向”“不”)。
（5）请配平碱性溶液还原法中发生的离子反应：
□Cr₂O₇^2－+□S^2－+□H₂O ——□Cr(OH)₃+□S₂O₃^2－+□OH^－

Answer 1

（15分）（1）FeO·Cr₂O₃（2分）
（2）粉碎矿石、升高温度（2分）
（3）① 少量不能除尽Na₂CO₃等杂质，过量会生成Na₂Cr₃O₁₀等副产物。（2分）
② Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄（2分）
（4）c(CrO₄^2－)²c(H⁺)²/c(Cr₂O₇^2－) （2分）   正向（2分）
（5） 4  6  19  8  3  14 （3分）

试题分析：（1）根据元素的化合价，把盐写成氧化物的形式，中间用·连接，Fe(CrO₂)₂中Fe为+2价，对应氧化物为FeO，Cr为+3价，对应氧化物为Cr₂O₃，所以Fe(CrO₂)₂的氧化物形式为FeO·Cr₂O₃；
（2）考虑综合效益，加快反应速率，可以升高温度或把矿石粉碎；
（3）① 加硫酸的目的是除去杂质碳酸钠，少量不能除尽Na₂CO₃等杂质，过量会生成Na₂Cr₃O₁₀等副产物，所以加入硫酸必须适量；
②因为最终得到的晶体是Na₂Cr₂O₇·2H₂O，所以混合溶液乙中的溶质是Na₂Cr₂O₇及Na₂SO₄；
（4）根据化学平衡常数的表达式，Cr₂O₇^2－+H₂O2CrO₄^2－+2H⁺平衡常数K=c(CrO₄^2－)²c(H⁺)²/c(Cr₂O₇^2－) ；加水稀释，反应物、生成物的浓度均减小，但生成物的浓度幂之积减小的更多，平衡正向移动；
（5）根据得失电子守恒法配平方程式，Cr₂O₇^2－中Cr为+6价，产物Cr(OH)₃中Cr为+3价；反应物中S元素的化合价为-2价，产物中S元素的化合价为+2价，Cr₂O₇^2－中Cr整体降6价，S整体升高8价，6、8的最小公倍数是24，所以6×4，Cr₂O₇^2－前的系数是4，Cr(OH)₃前的系数是8；8×3，所以S₂O₃^2－前的系数是3，S^2－前的系数是6，根据电荷守恒配平OH^－的系数是14，观察法配平H₂O的系数是19，所以答案是 4  6  19  8  3  14 。