Question

5．铬（Cr）位于元素周期表中第四周期VIB族，化合价可以是0→+6的整数价态．请根据如下转化关系图回答问题：

（1）某铬的化合物的化学式为Na₃CrO₈，其结构可表示为，则Cr的化合价为+5，其中含有的化学键有离子键、共价键．
（2）反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：3．
（3）根据反应②③，写出Cr（OH）₃的电离方程式Cr（OH）₃?H₂O+CrO₂^-+H⁺．在含Cr³⁺、Fe³⁺的混合溶液中，使用NaOH溶液和盐酸，可将这两种离子相互分离，在涉及的过滤操作中，上述两种离子的存在形式分别是CrO₂^-、Fe（OH）₃．
（4）反应④的离子方程式为2CrO₂^-+3Cl₂+8OH^-=2CrO₄^2-+6Cl^-+4H₂O．
（5）目前处理酸性Cr₂O₇^2-废水多采用铁氧磁体法．该法是向废水中加入FeSO₄•7H₂O将Cr₂O₇^2-还原成Cr³⁺，调节pH，Fe、Cr转化成相当于Fe ^II[Fe^Ⅲ_xCr^Ⅲ_（2-x）]O₄（铁氧磁体，罗马数字表示元素价态）的沉淀．处理1molCr₂O₇^2-，需加入amolFeSO₄•7H₂O，下列结论正确的是D．
A．x=0.5，a=8        B．x=0.5，a=10       C．x=1.5，a=8       D．x=1.5，a=10．

Answer 1

分析 Cr₂O₇^2-具有强氧化性，在酸性溶液中能将H₂O₂氧化为O₂，的硫酸铬，溶液中加入氢氧化钠生成氢氧化铬，继续加入氢氧化钠溶液，氢氧化铬溶解得到NaCrO₂，类似于氢氧化铝的性质，在NaCrO₂溶液中通入氯气发生氧化还原反应生成Na₂CrO₄，加入硫酸转化为Na₂Cr₂O₇，
（1）根据化合物化合价代数和为0结合阴离子结构为解答；
（2）反应①重铬酸钠在酸性溶液中和过氧化氢发生氧化还原反应生成硫酸铬，过氧化氢被氧化生成氧气，结合氧化还原反应电子守恒和化学方程式定量关系就是得到一件和还原剂物质的量之比；
（3）根据反应②③，可知Cr（OH）₃可以和强碱反应，生成NaCrO₂，说明Cr（OH）₃显示弱酸性，存在一步电离，从反应③可以看出，Cr（OH）₃可以与NaOH溶液反应生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺时，可以加入过量的NaOH溶液，使Cr³⁺转化为CrO，Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，在过滤得到的Fe（OH）₃中加入盐酸即得到FeCl₃溶液；
（4）步骤⑤中，Cr元素的化合价从+3升高到了+6价，所以需要加入氧化剂Cl₂，在碱性溶液中发生氧化还原反应；
（5）根据氧化还原反应中得失电子数相等，再结合原子守恒进行计算．

解答 解：（1）因为化合物化合价代数和为0，又化学式Na₃CrO₈中阴离子结构可表示为，则氧为-1价，钠为+1价，所以铬为+5，化合物中含有化学键类型为离子键、共价键，
故答案为：+5；离子键、共价键；
（2）H₂O₂既具有氧化性，又具有还原性；Cr₂O₇^2-具有强氧化性，能将H₂O₂氧化为O₂，反应中+6价Cr元素被还原为+3价，离子反应为Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O，氧化剂和还原剂物质的量之比为1：3，
故答案为：1：3；
（3）根据反应②③，可知Cr（OH）₃可以和强碱反应，生成NaCrO₂，说明Cr（OH）₃显示弱酸性，存在一步电离，电离方程式为：Cr（OH）₃?H₂O+CrO₂^-+H⁺，从反应③可以看出，Cr（OH）₃可以与NaOH溶液反应生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺时，可以加入过量的NaOH溶液，使Cr³⁺转化为CrO，Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，在过滤得到的Fe（OH）₃中加入盐酸即得到FeCl₃溶液，
故答案为：Cr（OH）₃?H₂O+CrO₂^-+H⁺；CrO₂^-；Fe（OH）₃；　
（4）步骤⑤中，Cr元素的化合价从+3升高到了+6价，所以需要加入氧化剂Cl₂，在碱性溶液中发生氧化还原反应，铬元素化合价+3价变化为+6价，氯元素化合价0价变化为-1价，结合电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平书写离子方程式为：2CrO₂^-+3Cl₂+8OH^-=2CrO₄^2-+6Cl^-+4H₂O，
故答案为：2CrO₂^-+3Cl₂+8OH^-=2CrO₄^2-+6Cl^-+4H₂O；
（5）处理1mol Cr₂O₇^2-，需加入a mol FeSO₄•7H₂O，根据铬原子守恒得，1mol Cr₂O₇2-完全反应后生成 $\frac{2}{2-x}$molFe^Ⅱ[Fe^Ⅲ_x•Cr^Ⅲ_2-x]O₄，根据铁原子守恒得amol=$\frac{2（1+x）}{2-x}$mol①，该反应中得失电子数相等，1mol×2×3=$\frac{2}{2-x}$mol×（3-2）×x，解得x=1.5，将x=1.5代入①得a=10，
故答案为：D．

点评 本题考查较为综合，涉及实验操作、离子方程式的书写、电子守恒的计算等，题目难度中等，解答本题，要充分把握题给信息，牢固掌握物质的性质．