Question

6．铬（Cr）是周期表中VIB族元素，化合价可以是 0～+6 的整数价态．回答下列问题：
（1）某铬化合物的化学式为 Na₃CrO₈，其阴离子结构可表示为，则Cr的化合价为+5．
（2）在如图装置中，观察到Cu电极上产生大量的无色气泡，Cr电极周围出现天蓝色（Cr²⁺），而后又变成绿色 （Cr³⁺）．该电池总反应的过程表示为：Cr+2H⁺=Cr²⁺+H₂↑，2Cr²⁺+2H⁺=2Cr³⁺+H₂．左侧烧杯溶液中c（Cl^-）增大（填“增大”，“减小”或“不变”）．
（3）已知K_sp（BaCrO₄）=1.2×10^-10，K_sp（PbCrO₄）=2.8×10^-13，K_sp（Ag₂CrO₄）=2，.0×10^-12．某溶液中含有Ba²⁺、Pb²⁺、Ag⁺，浓度均为0.01mol/L，向该溶液中逐滴入 0.01mol/L Na₂CrO₄溶液时，三种阳离子产生沉淀的先后顺序为Pb²⁺、Ba²⁺、Ag⁺．
（4）在溶液中存在如下平衡：
CrO₄^2-+H⁺?HCrO₄^-  K₁=10^5.9；
Cr₂O₇^2-+H₂O?2HCrO₄^-  K=10^-2.2
则反应：2CrO₄^2-+H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O的平衡常数K=10¹⁴．
（5）CrO₄^2-呈四面体构型，结构为．CrO₇^2-由两个CrO₄^2-四面体组成，这两个CrO₄^2-四面体通过共用一个角顶氧原子彼连，结构为．则由n（n＞1）个CrO₄^2-通过角顶氧原子连续的链式结构的化学式为Cr_nO_（3n+1）^2-．
（6）CrO₃是H₂CrO₄的酸醉，受热易分解．把一定量的 CrO₃加热至790K时，残留固体的质量为原固体质量 76%．写出 CrO₃受热分解化学方程式：4CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑．

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）根据观察到Cu电极上产生大量的无色气泡则有氢气生成，Cr电极周围出现天蓝色（Cr²⁺），而后又变成绿色 （Cr³⁺），说明铬先失电子生成二价铬，后又失电子生成三价铬；根据阴离子移向阴极判断左侧烧杯溶液中c（Cl^-）；
（3）析出沉淀时，BaCrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（BaCrO{\;}_{4}）}{c（Ba{\;}^{2+}）}$，PbCrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（PbCrO{\;}_{4}）}{c（Pb{\;}^{2+}）}$，Ag₂CrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（Ag{\;}_{2}CrO{\;}_{4}）}{c（Ag{\;}^{+}）{\;}^{2}}$，c（CrO₄^2-）越小，先生成沉淀；
（4）根据K=$\frac{c（Cr{\;}_{2}O{\;}_{7}{\;}^{2-}）}{c（CrO{\;}_{4}{\;}^{2-}）{\;}^{2}c（H{\;}^{+}）{\;}^{2}}$进行计算；
（5）根据两个CrO₄^2-四面体通过共用一个角顶氧原子彼连，结构为，则两个CrO₄^2-每共用一个角顶氧原子，就少一个氧原子，所以由n（n＞1）个CrO₄^2-通过角顶氧原子连续的链式，则少n-1个氧原子，据此书写；
（6）设三氧化铬的质量为100g，则生成固体的质量为：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$\frac{52}{52}$：$\frac{76-52}{16}$=2：3，由此确定生成物的化学式书写方程式．

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，故答案为：+5；
（2）因为观察到Cu电极上产生大量的无色气泡即右侧为正极有氢气生成，Cr电极周围出现天蓝色（Cr²⁺，而后又变成绿色 （Cr³⁺），说明铬先失电子生成二价铬，后又失电子生成三价铬，所以电池总反应的过程表示为Cr+2H⁺=Cr²⁺+H₂↑，2Cr²⁺+2H⁺=2Cr³⁺+H₂；又阴离子移向阴极，所以左侧烧杯溶液中c（Cl^-）增大；故答案为：Cr+2H⁺=Cr²⁺+H₂↑；增大；
（3）析出沉淀时，BaCrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（BaCrO{\;}_{4}）}{c（Ba{\;}^{2+}）}$=$\frac{1.2×10{\;}^{-10}}{0.01}$=1.2×10^-8mol/L，PbCrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（PbCrO{\;}_{4}）}{c（Pb{\;}^{2+}）}$=$\frac{2.8×10{\;}^{-13}}{0.01}$=2.8×10^-11mol/L，Ag₂CrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（Ag{\;}_{2}CrO{\;}_{4}）}{c（Ag{\;}^{+}）{\;}^{2}}$=$\frac{2.0×10{\;}^{-12}}{0.01{\;}^{2}}$=2×10^-8mol/L，因为c（CrO₄^2-）越小，先生成沉淀，所以三种阳离子产生沉淀的先后顺序为Pb²⁺、Ba²⁺、Ag⁺，故答案为：Pb²⁺、Ba²⁺、Ag⁺；
（4）2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O的平衡常数K=$\frac{c（Cr{\;}_{2}O{\;}_{7}{\;}^{2-}）}{c（CrO{\;}_{4}{\;}^{2-}）{\;}^{2}c（H{\;}^{+}）{\;}^{2}}$=$\frac{{K}_{1}{\;}^{2}}{K}$=$\frac{（10{\;}^{5.9}）{\;}^{2}}{10{\;}^{-2.2}}$=10¹⁴，故答案为：10¹⁴；
（5）由两个CrO₄^2-四面体通过共用一个角顶氧原子彼连，结构为，则两个CrO₄^2-每共用一个角顶氧原子，就少一个氧原子，所以由n（n＞1）个CrO₄^2-通过角顶氧原子连续的链式，则少n-1个氧原子，则由n（n＞1）个CrO₄^2-通过角顶氧原子连续的链式结构的化学式为Cr_nO_（3n+1）^2-，故答案为：Cr_nO_（3n+1）^2-；
（6）由CrO₃加热至790K时，残留固体的质量为原固体质量76%，设三氧化铬的质量为100g，则生成固体的质量为：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$\frac{52}{52}$：$\frac{76-52}{16}$=2：3，所以生成的固体的成分是Cr₂O₃，则反应方程式为：4CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑，
故答案为：4CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑．

点评 本题考查了电解反应式的书写、沉淀溶解平衡Ksp的有关计算、氧化还原反应方程式的书写等，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．