Question

15．元素铬（Cr）在溶液中主要以Cr³⁺（蓝紫色）、Cr（OH）₄^-（绿色）、Cr₂O₇^2-（橙红色）、CrO₄^2-（黄色）等形式存在．Cr（OH）₃ 为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：
（1）某铬的化合物的化学式为Na₃CrO₈，其结构如图1所示，则Cr 的化合价为+5，该化合物中含有的化学键有离子键、共价键．  

（2）Cr³⁺与Al³⁺的化学性质相似，写出Cr（OH）₃的电离方程式：H⁺+CrO₂^-+H₂O?Cr（OH）₃?Cr³⁺+3OH^-
（3）CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-在溶液中可相互转化．室温下，初始浓度为1.0mol•L^-1的Na₂CrO₄溶液中c（Cr₂O₇^2-）随c（H⁺）的变化如图2所示．
①根据A 点数据，计算出该转化反应的平衡常数为1.0×10¹⁴．
②温度升高，溶液中的平衡转化率减小，则该反应的△H小于0（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（4）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-原成Cr³⁺，调节pH，Fe、Cr转化成相当于Fe^Ⅱ[Fe_x^ⅢCr^Ⅲ2-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a　mol　FeSO₄•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．
（5）+6 价铬的化合物毒性较大，常用将废液中的Cr₂O₇^2-还原成Cr³⁺，该反应的离子方程式为5H⁺+Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （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）Cr³⁺与Al³⁺的化学性质相似，则Cr（OH）₃为两性氢氧化物；
（3）①A点c（Cr₂O₇^2-）=0.25mol/L，c（H⁺）=10^-7mol/L，c（CrO₄^2-）=0.5mol/L，依据平衡常数概念计算，K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（{H}^{+}）{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）}$；
②升高温度，溶液中CrO₄^2-的平衡转化率减小，平衡逆向移动；
（4）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；
（5）利用NaHSO₃的还原性将废液中的Cr₂O₇^2-还原成Cr³⁺．

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）Cr³⁺与Al³⁺的化学性质相似，则Cr（OH）₃为两性氢氧化物，电离方程式为H⁺+CrO₂^-+H₂O?Cr（OH）₃?Cr³⁺+3OH^-，
故答案为：H⁺+CrO₂^-+H₂O?Cr（OH）₃?Cr³⁺+3OH^-；
（3）①A点Cr₂O₇^2-的浓度为0.25mol/L，则消耗的CrO₄^2-的浓度为0.5mol/L，则溶液中的c（CrO₄^2-）=1.0mol/L-0.25mol/L×2=0.5mol/L，H⁺浓度为1×10^-7mol/L，此时该转化反应的平衡常数为 K=$\frac{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}{{c}^{2}（{H}^{+}）{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{0.25}{0．{5}^{2}×（1{0}^{-7}）^{2}}$=1.0×10¹⁴，
故答案为：1.0×10¹⁴；
②升高温度，溶液中CrO₄^2-的平衡转化率减小，平衡逆向移动，说明正方向放热，则该反应的△H＜0，
故答案为：小于；
（4）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；
（5）利用NaHSO₃的还原性将废液中的Cr₂O₇^2-还原成Cr³⁺，发生反应的离子方程式为：5H⁺+Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-=2Cr³⁺⁺3SO₄^2-+4H₂O，
故答案为：5H⁺+Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O．

点评 本题考查较为综合，涉及化学反应原理的分析与探究、化学平衡常数、溶度积常数的计算的知识，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意平衡常数的理解应用，题目难度中等．