Question

8．CrO₃主要用于电镀工业，做自行车、仪表等日用五金电镀铬的原料．CrO₃具有强氧化性，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1所示．
请回答下列问题：
（1）B点时剩余固体的化学式是Cr₂O₃．
（2）加热至A点时反应的化学方程式为6CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₃O₈+O₂↑．
（3）CrO₃具有两性，写出CrO₃溶解于KOH溶液的反应化学方程式CrO₃+2KOH=K₂CrO₄+H₂O．
（4）三氧化铬还用于交警的酒精测试仪，以检查司机是否酒后驾车，若反应后红色的CrO₃变为绿色的Cr₂（SO₄）₃，酒精被完全氧化为CO₂，则其离子方程式为4CrO₃+C₂H₅OH+12H⁺=4Cr³⁺+2CO₂↑+9H₂O．
（5）由于CrO₃和K₂Cr₂O₇均易溶于水，所以电镀废水的排放是造成铬污染的主要原因，某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳级，槽中盛放含铬废水，原理示意图如图2：
①A为电源正极，阳极区溶液中发生的氧化还原反应为6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
②已知电解后阳极区溶液中c（Fe³⁺）为2.0×10^-13mol•L^-1，则c（Cr³⁺）浓度为3.0×10^-6．（已知K_sP[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38；K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）

Answer 1

分析 （1）根据质量守恒定律，在变化过程中，Cr的质量没有变，计算B中Cr、O原子质量，进而计算计算氧原子和铬原子的个数比确定化学式；
（2）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，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94.67g-52g=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，同时生成氧气；
（3）CrO₃与KOH反应生成与K₂CrO₄与水；
（4）由题目信息可知，酸性条件下，CrO₃和C₂H₅OH发生氧化还原反应生成Cr₂（SO₄）₃和CO₂，由元素守恒可知有水生成，配平书写离子方程式；
（5）①由图可知，酸性条件，右侧生成氢气，发生还原反应，为阴极区，左侧为阳极区，Fe离子放电生成Fe²⁺，左侧得到几乎不含+6铬的水，生成的Fe²⁺与Cr₂O₇^2-在酸性要进行应生成Cr³⁺与Fe²⁺与水；
②根据K_sP[Fe（OH）₃]及铁离子浓度计算c（OH^-），再根据K_sp[Cr（OH）₃]计算c（Cr³⁺）．

解答 解：（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，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元素的质量为52g，氧元素的质量为76g-52g=24g，Cr、O原子个数比为$\frac{52}{52}$：$\frac{24}{16}$=2：3，所以B点时剩余固体的成分是Cr₂O₃，故答案为：Cr₂O₃；
（2）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，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94.67g-52g=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，同时生成氧气，反应方程式为6CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₃O₈+O₂↑，
故答案为：6CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₃O₈+O₂↑；
（3）CrO₃溶解于KOH溶液，反应生成与K₂CrO₄与水，反应方程式为：CrO₃+2KOH=K₂CrO₄+H₂O，故答案为：CrO₃+2KOH=K₂CrO₄+H₂O；
（4）由题目信息可知，酸性条件下，CrO₃和C₂H₅OH发生氧化还原反应生成Cr₂（SO₄）₃和CO₂，由元素守恒可知有水生成，反应离子方程式为：4CrO₃+C₂H₅OH+12H⁺=4Cr³⁺+2CO₂↑+9H₂O，
故答案为：4CrO₃+C₂H₅OH+12H⁺=4Cr³⁺+2CO₂↑+9H₂O；
（5）①由图可知，酸性条件，右侧生成氢气，发生还原反应，为阴极区，左侧为阳极区，A为电源的正极，Fe离子放电生成Fe²⁺，左侧得到几乎不含+6铬的水，生成的Fe²⁺与Cr₂O₇^2-在酸性要进行应生成Cr³⁺与Fe²⁺与水，发生的氧化还原反应为：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：正；6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②电解后阳极区溶液中c（Fe³⁺）为2.0×10^-13mol•L^-1，则溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2.0×1{0}^{-13}}}$=mol/L，溶液中c（Cr³⁺）=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$mol/L=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2.0×1{0}^{-13}}}$mol/L=3.0×10^-6mol/L，故答案为：3.0×10^-6．

点评 本题考查较综合，涉及无机物推断、氧化还原反应、电解池原理、溶度积有关计算等知识点，同时考查学生获取信息、加工信息能力，需要学生具备扎实的基础，题目难度中等．