Question

重铬酸钠二水合物Na₂Cr₂O₇·2H₂O广泛用作氧化剂、金属表面精整、皮革制作等。以铬矿石(Cr₂O₃，含FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质)为原料制取重铬酸钠的流程如下:

请回答下列问题:

(1)写出Cr₂O₃在高温焙烧生成Na₂CrO₄的化学方程式__________________________。

(2)调节pH后得到的沉淀主要是____________(填写化学式).

(3)写出用硫酸酸化使Na₂CrO₄转化为Na₂Cr₂O₇的原理(写出离子方程式并加以文字说明):__________。

(4)氯化铬酸CrO₂Cl₂是红色液体，它可由Na₂Cr₂O₇与NaCl的固体混合物和浓硫酸小心加热下制得，写出制备CrO₂Cl₂的化学反应方程式____________________________。

(5)某化工厂采用石墨作电极电解Na₂CrO₄溶液，实现Na₂CrO₄转化为Na₂Cr₂O₇的生产，其原理如图所示。

①通电后阳极区溶液的颜色变化为__________________________________。

②写出电解Na₂CrO₄溶液制备Na₂Cr₂O₇的化学反应方程式:_______________________________。

③在电流为I A.通电时间为t s后，两极共收集到3.36 L气体(标准状况下)，则阿伏加德罗常数的表达式N_A =_____mol^-1(己知电子的电量为1.6* 10^-19C)。

(6)Na₂Cr₂O₇可用于测定废水的化学耗氧量(即COD，指每升水样中还原性物质被氧化所需要的O₂的质量，单位：mg·L^－1)，现有某水样200.00 mL,酸化后加入c₁ mol/L的Na₂Cr₂O₇溶液V₁ mL，使水中的还原性物质完全被氧化(还原产物为Cr³⁺ )；再用c₂ mol/L的FeSO₄溶液滴定剩余的Cr₂O₇^2－，结果消耗FeSO₄溶液V₂ mL。则该水样的COD为_____________mg·L^－1

Answer 1

【知识点】物质制备实验分析 滴定实验的应用 电解池基本原理 J5  F4

【答案解析】1）2Cr₂O₃＋4Na₂CO₃＋3O₂4Na₂CrO₄＋4CO₂

（2分）

（2）H₂SiO₃、Al(OH)₃ （2分）

（3）2CrO₄^2－＋2H^＋Cr₂O₇^2－＋H₂O,c(H^＋)增大，平衡右移（2分）

（4）Na₂Cr₂O₇＋4NaCl＋3H₂SO₄Na₂SO₄＋3H₂O＋2CrO₂Cl₂(注明加热条件，温度不同，产物不同，2分)

（5）①黄色变橙色（1分）

②4Na₂CrO₄＋4H₂O2Na₂Cr₂O₇＋4NaOH＋2H₂↑＋O₂↑（2分）

③（2分）

（6）（2分）

  解析：（1）由图示可知Cr₂O₃在高温焙烧时生成Na₂CrO₄，发生氧化还原反应，反应的化学方程式为2Cr₂O₃＋4Na₂CO₃＋3O₂4Na₂CrO₄＋4CO₂

（2）根据原溶液含Na₂CrO₄ 、NaAlO₂ 、Na₂SiO₃调节PH后得Na₂CrO₄ 溶液和沉淀，推知沉淀为H₂SiO₃、Al(OH)₃

（3）在酸性环境下，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，即2CrO₄^2-+2H⁺⇌Cr₂O₇^2-+H₂O；加硫酸c(H^＋)增大，平衡右移。

（4）根据提示，结合质量守恒定律即可写出由Na₂Cr₂O₇与NaCl的固体混合物和浓硫酸小心加热下制得氯化铬酸CrO₂Cl₂的方程式：Na₂Cr₂O₇＋4NaCl＋3H₂SO₄Na₂SO₄＋3H₂O＋2CrO₂Cl₂

(5)①根据图中通电后阳极区发生的变化，结合Na₂CrO₄溶液为黄色，Na₂Cr₂O₇溶液为橙色的，得到溶液的颜色由黄色变橙色。

 ②电解Na₂CrO₄溶液制备Na₂Cr₂O₇的化学反应方程式:4Na₂CrO₄＋4H₂O2Na₂Cr₂O₇＋4NaOH＋2H₂↑＋O₂↑

③根据Q=It=   所以N_A=

(6)①现有某水样200.00mL，酸化后加入c₁mol/L的Na₂Cr₂O₇溶液 V₁mL，使水中的还原性物质完全被氧化（Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺）；再用C₂mol/L的FeSO₄溶液滴定剩余的Cr₂O₇^2-，结果消耗FeSO₄溶液V₂mL，废水与K₂Cr₂O₇溶液发生氧化还原反应，再用Fe²⁺把多余的Cr₂O₇^2-反应：
     Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
     1        6
     n       c₂mol/L×V₂×10^-3L
n=

则200ml废水中，与废水反应反应的K₂Cr₂O₇的物质的量=10^-3c₁V₁mol-
1L废水水样中被还原的K₂Cr₂O₇的物质的量=5(10^-3c₁V₁mol-)
利用2K₂Cr₂O₇～3O₂可求出废水中化学耗氧量即COD，
                    2K₂Cr₂O₇    ～   3O₂
                     2                 3×32
  5()        m
m=（240c₁V₁-40V₂）g，所以该水样的COD为（240c₁V₁-40c₂V₂）mg/L，

【思路点拨】本题考查了物质制备实验分析，滴定实验的计算，电解池基本原理，理解滴定过程是计算的关键。