题目内容
【题目】元素铬(Cr)在自然界主要以+3价和+6价存在。
(1)+6价的Cr能引起细胞的突变而对人体不利,可用亚硫酸钠将其还原。离子反应方程式为:3SO32-+Cr2O72-+8H+===2Cr3++3SO42-+4H2O,该反应氧化剂和还原剂的物质的量之比为___________。
(2)工业上利用铬铁矿( FeO. Cr2O3)冶炼铬的工艺流程如图所示:
①为加快焙烧速率和提高原料的利用率,可采取的措施之一是___________。
②水浸Ⅰ要获得浸出液的操作是___________。
③浸出液的主要成分为Na2CrO4,加入Na2S反应后有Na2SO4生成,则操作Ⅱ发生反应的离子方程式为___________。
(3)常温下Cr(OH)3的溶度积Ksp=1×10-32,若要使Cr3+完全沉淀pH为___________[c(Cr3+)降至10-5mol·L-1可认为完全沉淀]。
(4)以铬酸钠(Na2CrO4)为原料,用电化学法可制备重铬酸钠(Na2Cr2O7),实验装置如图所示(已知:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O)。
①阳极的电极反应式为___________。
②电解一段时间后,测得阳极区溶液中Na+物质的量由amol变为bmol,则生成重铬酸钠的物质的量为___________mol。
【答案】1︰3 将铬铁矿粉碎(或其他合理措施) 过滤 8CrO42-+3S2-+20H2O===8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH- 5(或≥5) 2H2O﹣4e-===O2↑+4H+(或4OH-﹣4e-===O2↑+2H2O) (a-b)/2
【解析】
(1)还原剂为SO32-,氧化剂为Cr2O72-,由方程式的计量数得出物质的量之比。
(2)①根据影响化学反应速率的因素之一即物质的表面积大小来回答;
②可用过滤分离固体和液体,水浸Ⅰ要获得浸出液的操作是过滤;
③Na2CrO4将Na2S氧化成Na2SO4,由电子守恒和质量守恒写出反应的离子方程式;
(3)结合溶度积计算;
(4)根据电解原理及反应方程式计算。
(1)还原剂为SO32-,氧化剂为Cr2O72-,由离子反应方程式为:3SO32-+Cr2O72-+8H+===2Cr3++3SO42-+4H2O,该反应氧化剂和还原剂的物质的量之比为1︰3;
(2)①影响化学反应速率的因素有:固体物质的表面积、加热焙烧等,则可采取的措施是:将铬铁矿粉碎(或其他合理措施) 。
②可用过滤分离固体和液体,水浸Ⅰ要获得浸出液的操作是过滤;
③Na2CrO4将Na2S氧化成Na2SO4,由电子守恒和质量守恒得操作Ⅱ发生反应的离子方程式为:8CrO42-+3S2-+20H2O===8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH-
(3)KspCr(OH)3=c(Cr3+)×c3(OH-),若c(Cr3+)=10-5mol·L-1时,c(OH-)= mol·L-1=10-9mol·L-1,常温时c(H+)=10-5mol·L-1,pH=5(或≥5);
(4)①电解池中阳极发生氧化反应,电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,故答案为:2H2O﹣4e-===O2↑+4H+(或4OH-﹣4e-===O2↑+2H2O);
②电解一段时间后,测得阳极区溶液中Na+物质的量由a mol变为b mol,则溶液中移动的电荷为(a-b)mol,所以外电路中转移的电子为(a-b)mol,阳极的电极反应为:2H2O-4e-=O2+4H+,则阳极生成的氢离子为(a-b)mol,已知:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O,所以阳极消耗的CrO42-为(a-b)mol,则生成重铬酸钠的物质的量为(a-b)/2mol。