Question

8．已知重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）是一种中学实验室常用的强氧化剂．重铬酸钾溶液中存在以下平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙红色）+H₂O．
①实验室可用K₂Cr₂O₇固体与浓盐酸混合加热制备氯气，K₂Cr₂O₇被还原为绿色的Cr³⁺．写出该反应的离子方程式Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Cl^-═2Cr³⁺+3Cl₂↑+7H₂O
②25℃时，向100mL 0.01mol/L的重铬酸钾溶液中滴加AgNO₃溶液，最终只生成一种砖红色沉淀（Ag₂CrO₄）．当溶液中Cr元素完全沉淀时，c（Ag⁺）=3.35×10^-3mol/L．[已知25℃时，Ksp（Ag₂CrO₄）=1.12×10^-12，Ksp（Ag₂Cr₂O₇）=2×10^-7 ]
③工业上以铬酸钾（K₂CrO₄）为原料，采用电化学法制备重铬酸钾．制备装置如图所示（阳离子交换膜只允许阳离子透过）：通电后阳极室产生的现象为阳极产生无色气体，溶液由黄色逐渐变为橙色，其电极反应式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O 或 2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺．

Answer 1

分析 ①K₂Cr₂O₇在加热条件下可以氧化浓盐酸产生氯气，根据反应中元素化合价的升降相等配平离子方程式；
②由K_sp知Ag₂CrO₄更难溶，K₂Cr₂O₇溶液显碱性，在碱性条件下Ag₂Cr₂O₇最终转化成更难溶的Ag₂CrO₄，根据K_sp（Ag₂CrO₄），求出Ag⁺的物质的量浓度；
③依据电解原理分析，溶液中阴离子放电，氢氧根离子失电子发生氧化反应，氢离子浓度增大平衡正向进行，溶液呈橙色．

解答 解：①K₂Cr₂O₇在加热条件下可以氧化浓盐酸产生氯气，其还原产物为Cr³⁺，K₂Cr₂O₇中的Cr化合价由+6价变为Cr³⁺中的+3价，化合价变化3，Cl的化合价由-1价变为0价，化合价变化1，由于K₂Cr₂O₇中Cr的数目为2，氯气中有2个氯原子，故K₂Cr₂O₇的计量数为1，Cl^-的计量数为6，反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr³⁺+3Cl₂↑+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr³⁺+3Cl₂↑+7H₂O；
②25℃时，Ag₂CrO₄的Ksp=1.12×10^-12，Ag₂Cr₂O₇的Ksp=2×10^-7，Ksp（Ag₂CrO₄）＜Ksp（Ag₂Cr₂O₇），形成沉淀时，Ag₂CrO₄所需Ag⁺浓度最小，即容易形成Ag₂CrO₄沉淀，Qc=c²（Ag⁺）×c（CrO₄^2-）=1.12×10^-12，c（Ag⁺）=$\root{3}{1.12×1{0}^{-7}}$≈3.35×10^-3，
故答案为：3.35×10^-3；
③阳极室发生氧化反应，氢氧根离子失去电子放电，电极反应为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O 或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，阳极区氢离子浓度增大，平衡右移，溶液由黄色逐渐变为橙色，
故答案为：阳极产生无色气体，溶液由黄色逐渐变为橙色；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O 或 2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺．

点评 本题考查离子方程式的书写、沉淀溶解平衡的计算、电化学等知识，掌握氧化还原反应原理、电解原理是解答关键，题目难度中等．