Question

19．铬化学丰富多彩，由于铬光泽度好，常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各 种性能的不锈钢，CrO₃大量地用于电镀工业中．
（1）在如图装置中，观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图 2 装置中铜电 极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体．
图 2 装置中铬电极的电极反应式NO₃^-+4H⁺+3e^-=NO↑+2H₂O．
（2）最近赣州酒驾检查特别严，利用 CrO₃ 具有强氧化性，有机物（如酒精）遇到 CrO₃ 时，猛烈反应，CrO₃ 被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂（SO₄）₃]，另该过程中乙醇被氧化成乙酸，从而增强导电性，根据电流大小可自动换算出酒精含量．写出该反应的化学方程式为4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃COOH+9H₂O．

（3）虽然铬加到铁中可将铁做成不锈钢可减少金属腐蚀，但 生产成本高，生活中很多情况下还是直接使用钢铁，但易腐蚀，利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护．若 X 为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关 K 应置于N处．若 X 为锌，开关K 置于N或M处．
（4）CrO₃ 和 K₂Cr₂O₇ 均易溶于水，这是工业上造成铬污染的主要原因．净化处理方法之一是将含+6 价 Cr 的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的 NaCl 进行电解：阳极区生成的 Fe²⁺和 Cr₂O₇^2-发生反应，生成的 Fe³⁺和 Cr³⁺在阴极 区与OH^-结合生成 Fe（OH）₃和 Cr（OH）₃ 沉淀除去，已知某条件下的K_spFe（OH）₃=3.0×10^-31，K_spCr（OH）₃=6.0×10^-38．已知电解后的溶液中 c（Fe³⁺）为 2.0×10^-6 mol•L¹，则溶液中 c（Cr³⁺）=4.0×10^-13•mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，说明Cr的活泼性大于Cu，而图 2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明Cr为正极、Cu为负极，则Cr和硝酸能产生钝化现象，正极上硝酸根离子得电子发生还原反应；
（2）由题目信息可知，CrO₃、C₂H₅OH、H₂SO₄反应生Cr₂（SO₄）₃、CH₃COOH，同时还有水生成，配平书写方程式；
（3）为减缓铁的腐蚀，形成原电池时Fe作正极，形成电解池时Fe作阴极；
（4）根据K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）、K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）计算c（Cr³⁺）．

解答 解：（1）图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，说明Cr的活泼性大于Cu，而图 2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明Cr为正极、Cu为负极，则Cr和硝酸能产生钝化现象，正极上硝酸根离子得电子发生还原反应生成NO，电极反应式为：NO₃^-+4H⁺+3e^-=NO↑+2H₂O，
故答案为：NO₃^-+4H⁺+3e^-=NO↑+2H₂O；
（2）由题目信息可知，CrO₃、C₂H₅OH、H₂SO₄反应生Cr₂（SO₄）₃、CH₃COOH，同时还有水生成，反应方程式为：4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃COOH+9H₂O，
故答案为：4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃COOH+9H₂O；
（3）若 X 为碳棒，开关 K 应置于M处，构成原电池，Fe为负极，加速Fe的腐蚀，开关 K 应置于N处，构成原电池，Fe为阴极，被保护，减缓铁的腐蚀，
若 X 为锌，开关 K 应置于M处，构成原电池，Zn为负极，Fe被保护，减缓铁的腐蚀，开关 K 应置于N处，构成原电池，Fe为阴极，被保护，减缓铁的腐蚀，
故答案为：N；N或M；
（4）K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=2.0×10^-6×c³（OH^-）=3.0×10^-31，
K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.0×10^-38
联立可得c（Cr³⁺）=4.0×10^-13mol/L，
故答案为：4.0×10^-13．

点评 本题考查较综合，涉及电化学知识、氧化还原反应、溶度积有关计算等，较好的考查学生信息获取与加工能力及图象分析能力、知识迁移运用能力，题目难度中等．