题目内容

14.铬是用途广泛的金属元素,但在生产过程中易产生有害的含铬工业废水.
(1)还原沉淀法是处理含Cr2O72- 和CrO42-工业废水的一种常用方法,其工艺流程为:
2CrO42-$→_{Ⅰ转化}^{H+}$Cr2O72  $→_{Ⅱ还原}^{Fe_{2}+}$ Cr3+$→_{Ⅲ}^{OH-}$Cr(OH)3
其中第I步存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+═Cr2O72- (橙色)+H2O
①若平衡体系的pH=2,该溶液显橙色.
②根据2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O,设计右图装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7.Na2Cr2O7中铬元素的化合价为+6,图中右侧电极连接电源的正极,其电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O.

③第Ⅱ步反应的离子方程式: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+)=2.0×10-12mol•L-1,则溶液中c(Cr3+)=3×10-5mol•L-1.(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31).
(2)CrO3具有强氧化性,遇到有机物(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(SO43.完成该反应的化学方程式:
4CrO3+3C2H5OH+6H2SO4=2Cr2(SO43+3CH3COOH+9H2O
(3)CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如图2所示.B点时剩余固体的成分是Cr2O3(填化学式).

分析 (1)①根据氢离子对2CrO42-(黄色)+2H+═Cr2O72- (橙色)+H2O平衡移动的影响判断;
②根据2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O设计图示装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7,需要通过电解生成H+提高溶液的酸性,说明在该电极是阳极,连接电源的正极,电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O;
③亚铁离子与Cr2O72-发生氧化还原反应,由c(Fe3+)和Ksp[Fe(OH)3]计算c(OH-),结合Ksp[Cr(OH)3]计算c(Cr3+);
(2)根据化合价升降总数相等以及原子守恒来解答;
(3)根据质量守恒定律,在变化过程中,Cr的质量没有变,求出氧原子和铬原子的个数比即可.

解答 解:(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由化合价代数和为0可知Na2Cr2O7中铬元素的化合价为+6价,根据2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O设计图示装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7,需要通过电解生成H+提高溶液的酸性,说明在该电极是阳极,连接电源的正极,电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O,
故答案为:+6;正极;4OH--4e-=O2↑+2H2O;
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+)=2.0×10-12mol•L-1,则c(OH-)=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2.0×1{0}^{-12}}}$mol/L,
c(Cr3+)=3×10-5
故答案为:6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O;3×10-5
(2)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(SO43],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(SO43+3CH3COOH+9H2O,
故答案为:4;3;6;2;3;9H2O;
(3)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$\frac{52}{52}$:$\frac{24}{16}$=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

点评 本题综合考查了化学平衡原理、氧化还原反应、离子方程式的书写、沉淀溶解平衡和Ksp的有关计算等内容,侧重于反应原理的应用的考查,分析时要根据题给信息,结合相关原理进行解答,题目难度中等.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网