Question

18．铬是水体的主要的污染物之一，可以导致水生生物死亡．化学实验中，如使某步中的有害产物作为另一步的反应物，形成一个循环，就可不再向环境排放该有害物质．例如处理铬的实验循环示意图如下：
（1）在如图所示的编号步骤中，其中反应①所用的试剂是硫酸酸化的H₂O₂，请写出该反应的离子方程式Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O．
（2）现有含Cr³⁺和Fe³⁺的溶液，使用NaOH溶液和盐酸，可将这两种离子相互分离，根据上图信息分析，在涉及的过滤操作中，上述两种离子的存在形态分别是CrO₂^-（或NaCrO₂）、Fe（OH）₃．  （写化学式）
（3）铬的化合价除了示意图中涉及的+3和+6外，还有0、+2、+4和+5等．
现有24mL浓度为0.05mol•L^-1的Na₂SO₃溶液恰好与20mL浓度为0.02mol•L^-1的Na₂Cr₂O₇溶液完全反应．已知Na₂SO₃被Na₂Cr₂O₇氧化为Na₂SO₄，则元素Cr在还原产物中的化合价为+3．
（4）步骤⑤应该加入氧化剂（填“还原”或“氧化”）．

Answer 1

分析 （1）反应①所用的试剂是硫酸酸化的H₂O₂，Cr元素的化合价由+6价降低为+3价，则过氧化氢作还原剂；
（2）含Cr³⁺和Fe³⁺的溶液，使用NaOH溶液和盐酸，可将这两种离子相互分离，由图中转化可知Cr（OH）₃具有两性，则加足量碱；
（3）Na₂SO₃被Na₂Cr₂O₇氧化为Na₂SO₄，S元素的化合价升高，Cr元素的化合价降低，结合电子守恒计算；
（4）步骤⑤中Cr元素的化合价由+3价升高为+6价，以此来解答．

解答 解：（1）过氧化氢既具有氧化性又有还原性，重铬酸根具有强氧化性，能将过氧化氢氧化为氧气，反应中+6价的铬元素被还原为+3价，离子方程式为；Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O，故答案为：Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O；
（2）从反应③可以看出，氢氧化铬可以和氢氧化钠反应生成NaCrO₂，所以除去铁离子中的铬离子时可以加入过量的氢氧化钠，是铬离子转化为CrO₂^-（或NaCrO₂），铁离子变成Fe（OH）₃沉淀，在过滤得到氢氧化铁沉淀中加入盐酸即得到氯化铁溶液，
故答案为：CrO₂^-（或NaCrO₂）；Fe（OH）₃；
（3）Na₂SO₃被Na₂Cr₂O₇氧化为Na₂SO₄，S元素的化合价升高，Cr元素的化合价降低，设铬元素在产物中的化合价为a价，由电子转移守恒可知，则24×10^-3L×0.05mol/L×（6-4）=20×10^-3L×0.02mol/L×2×（6-a），解得a=+3，
故答案为：+3；
（4）步骤⑤中铬元素的化合价从+3升高到+6，所以需要加入氧化剂，故答案为：氧化．

点评 本题考查氧化还原反应及计算，为高频考点，把握物质的性质、发生的反应及反应中元素的化合价变化为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意（3）中电子守恒的应用，题目难度中等．