题目内容
【题目】元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)(绿色)、Cr2O72-(橙红色)、CrO42-(黄色)等形式存在。Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。回答下列问题:
(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似。在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是________________________;
(2)CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互转化。室温下初始浓度为1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72-)随c(H+)的变化如上图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应_____________________;
②由图可知,溶液酸性增大,CrO42-的平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为___________;
③升高温度,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,则该反应的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl-,利用Ag+与CrO42-生成砖红色沉淀,指示滴定终点的到达。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(Cl-浓度等于1.0×10-5mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为________mol·L-1,此时溶液中c(CrO)等于________mol·L-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10)。
(4)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O72-还原成Cr3+,该反应的离子方程式为_______________________________________。
【答案】 蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O 增大 1.0×1014 小于 2.0×10-5 5.0×10-3 Cr2O72-+3HSO3-+5H+===2Cr3++3SO+4H2O
【解析】试题分析:(1)根据题给信息知在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液。
(2)①根据图像知随着氢离子浓度的增大,Na2CrO4溶液中CrO42-转化为Cr2O72-,离子方程式为2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O。
②由图可知,溶液酸性增大,Cr2O72-的浓度逐渐增大,CrO42的平衡转化率增大。根据A点数据知,Cr2O72-的浓度为0.25mol/L,CrO42-的浓度c(CrO42)=0.5mol/L;H+浓度为1×10-7mol/L;此时该转化反应的平衡常数为K=c(Cr2O72-)/ c2(CrO42)c2(H+)= 1.0×1014。
③由于升高温度,溶液中CrO42的平衡转化率减小,说明升高温度,化学平衡逆向移动,导致溶液中CrO42的平衡转化率减小,根据平衡移动原理,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动,逆反应方向是吸热反应,所以该反应的正反应是放热反应,故该反应的ΔH<0;
(3)当溶液中Cl-完全沉淀时,即c(Cl-)=1.0×105mol·L1,根据溶度积常数Ksp(AgCl)=2.0×1010,可得溶液中c(Ag+)=Ksp(AgCl)/c(Cl-)=2.0×1010÷(1.0×105mol·L1)=2.0×10-5mol·L1;则此时溶液中c(CrO42)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)=2.0×1012÷(2.0×10-5)2=5×10-3mol·L1。
(4)NaHSO3具有还原性,Cr2O72具有氧化性,二者会发生氧化还原反应,根据已知条件,结合电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得二者反应的离子方程式为Cr2O72+3HSO3+5H+==2Cr3++3SO42+4H2O。