Question

【题目】铬是用途广泛的金属，但在生产过程中易产生有害的含铬工业废水。

I、还原沉淀法是处理含Cr2O42— 和CrO72—工业废水的一种常用方法，其工艺流程如下：

其中第①步存在平衡：2CrO42—(黄色)+2H+Cr2O72— (橙色)+H2O

（1）若平衡体系中，pH=0时溶液显 色。

（2）以石墨为电极，电解Na2CrO4制备Na2Cr2O7的装置如图所示。

a极的名称是 ；b极直接相连一极的反应式为 。

（3）第②步反应的离子方程式： 。

第②步反应后的溶液加入一定量烧碱，若溶液中c(Fe3+)=2.0×10—12mol·L—1，则溶液中c(Cr3+)= mol·L—1。(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10—38 mol·L—1，Ksp[Cr(OH)3]=6.0x10—31 mol·L—1)。

II、探究CrO3的强氧化性和热稳定性

（4）CrO3遇有机物(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Cr2(SO4)3。补充并配平下列反应式：

aCrO3+bC2H5OH+cH2SO4=dCr2(SO4)3+eCH3COOH+fR

b：c：f= 。

（5）CrO3的热稳定性差，加热时逐步分解，其固定残留率随温度的变化如图所示。B点时生成固体的化学式为 。(固体残留率= )

Answer 1

【答案】（1）橙；

（2）负极；2H2O―4e―=4H++O2↑；

（3）Cr2O72―+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；3×10―5；

（4）1:2:3；

（5）Cr2O3；

【解析】

试题分析：（1）①若平衡体系的pH=2，溶液酸性较强，平衡2CrO42-(黄色)+2H+═Cr2O72- (橙色)+H2O正向移动，溶液呈橙色，故答案为：橙；

（2）根据2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O设计图示装置，电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，需要通过电解生成H+提高溶液的酸性，说明该电极是阳极，连接电源的正极，则a电极为阴极，连接电源的负极，阳极的电极反应式为2H2O―4e―=4H++O2↑，故答案为：负极；2H2O―4e―=4H++O2↑；

（3）亚铁离子与Cr2O72-发生氧化还原反应，反应的离子方程式为6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，向Ⅱ反应后的溶液加一定量NaOH，若溶液中c(Fe3+)=2.0×10-12molL-1，则c(OH-)=mol/L，c(Cr3+)=3×10-5，故答案为：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；3×10-5；

（4）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+3C2H5OH+6H2SO4=2Cr2(SO4)3+3CH3COOH+9H2O，aCrO3+bC2H5OH+cH2SO4= dCr2(SO4)3+ eCH3COOH +fR中b：c：f=1:2:3故答案为：1:2:3；

（5）设固体质量为100g，B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 ：=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，故答案为：Cr2O3。