Question

5．铬化学丰富多彩，由于铬光泽度好，常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性能的不锈钢，CrO₃大量地用于电镀工业中．
（1）在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图 2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体．根据上述现象试推测金属铬的两个重要化学性质金属铬的活动性比铜强，能和稀硫酸反应生成 H₂、金属铬易被稀硝酸钝化．

（2）CrO₃具有强氧化性，遇到有机物（如酒精）时，猛烈反应以至着火，若该过程中乙醇被氧化成乙酸，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂（SO₄）₃]．则该反应的化学方程式为4CrO₃+3CH₃CH₂OH+12H⁺═4Cr³⁺+3CH₃COOH+9H₂O．
（3）CrO₃的热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率随温度的变化如图3所示．
①A 点时剩余固体的成分是Cr₃O₈（填化学式）．
②从开始加热到 750K 时总反应方程式为4CrO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑．
（4）CrO₃和 K₂Cr₂O₇均易溶于水，这是工业上造成铬污染的主要原因．净化处理方法之一是将含+6价 Cr 的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的NaCl进行电解：阳极区生成的Fe²⁺和Cr₂O₇^2-发生反应，生成的Fe³⁺和Cr³⁺在阴极区与OH^-结合生成 Fe（OH）₃ 和Cr（OH）₃沉淀除去[已知 K_spFe（OH）₃=4.0×10^-38，K_spCr（OH）₃=6.0×10^-31]．
①电解过程中 NaCI 的作用是增强溶液的导电能力．
②已知电解后的溶液中c（Fe³⁺）为2.0×10^-13 mol•L^-1，则溶液中c（Cr³⁺）为3.0×10ˉ⁶ mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，说明Cr的活泼性大于Cu，能和稀硫酸反应生成H₂；而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明Cr和硝酸能产生钝化现象；
（2）根据化合价升降总数相等以及原子守恒来解答；
（3）①根据质量守恒定律，在变化过程中，Cr的质量没有变，求出氧原子和铬原子的个数比即可；
②先求出B的固体的成分，再利用原子守恒写出方程式；
（4）①NaCl为电解质，加入适量的NaCl可增强溶液的导电能力；
②先根据KspFe（OH）₃和c（Fe³⁺）求出c（OH^-），然后再根据c（OH^-）和KspCr（OH）₃求出c（Cr³⁺）．

解答 解：（1）图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，说明Cr的活泼性大于Cu，能和稀硫酸反应生成 H₂；而图 2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明Cr和硝酸能产生钝化现象，
故答案为：金属铬的活动性比铜强，能和稀硫酸反应生成 H₂；金属铬易被稀硝酸钝化；
（2）CrO₃具有强氧化性，遇到有机物（如酒精）时，乙醇被氧化成乙酸，碳的平均化合价从-2价升高到0，1个乙醇化合价变化4，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂（SO₄）₃]，铬的化合价从+6价降低到+3价，1个CrO₃化合价变化3，两者的最小公倍数是12，再根据原子守恒得4CrO₃+3CH₃CH₂OH+12H⁺═4Cr³⁺+3CH₃COOH+9H₂O，
故答案为：4CrO₃+3CH₃CH₂OH+12H⁺═4Cr³⁺+3CH₃COOH+9H₂O；
（3）①设CrO₃的质量为100g，则CrO₃中铬元素的质量为：100g×$\frac{52}{52+16×3}$=52g，A点时固体的质量为：100g×94.67%=94.67g，Co的质量没有变，所以生成物中Co的质量为52g，氧元素的质量为42.67g，两者的个数比为$\frac{52}{52}$：$\frac{42.67}{16}$=3：8，所以A点时剩余固体的成分是Cr₃O₈，故答案为：Cr₃O₈；
②B点时固体的质量为：100g×76%=76g，Cr的质量没有变，所以生成物中Cr的质量为52g，氧元素的质量为16，两者的个数比为$\frac{52}{52}$：$\frac{24}{16}$=2：3，所以B点时剩余固体的成分是Cr₂O₃，所以加热到 750K 时成分是Cr₂O₃，则反应方程式为：4CrO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑，
故答案为：4CrO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑；
（4）①因NaCl为电解质，加入适量的NaCl可增强溶液的导电能力，故答案为：增强溶液的导电能力；
②溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2.0×1{0}^{-13}}}$mol/L=$\root{3}{2.0×1{0}^{-25}}$mol/L，则溶液中c（Cr³⁺）=$\frac{{K}_{sp}[Cr（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{2.0×1{0}^{-25}}$=3.0×10ˉ⁶mol/L，
故答案为：3.0×10ˉ⁶．

点评 本题考查了原电池、电解池的工作原理，以及氧化还原反应、Ksp的有关计算，以及图象分析，题目难度中等，注意对图象的分析和数据的处理．