Question

14．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^-、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Na₂SO₄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）H₂O₂既具有氧化性，又具有还原性；Cr₂O₇^2-具有强氧化性，能将H₂O₂氧化为O₂，反应中+6价Cr元素被还原为+3价；
（2）从反应③可以看出，Cr（OH）₃可以与NaOH溶液反应生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺时，可以加入过量的NaOH溶液，使Cr³⁺转化为CrO，Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，在过滤得到的Fe（OH）₃中加入盐酸即得到FeCl₃溶液；
（3）Na₂SO₃被氧化为Na₂SO₄，S元素化合价由+4价升高为+6价；Na₂Cr₂O₇中Cr元素发生还原反应，令Cr元素在产物中的化合价为a价，根据电子转移守恒计算a的值；
（4）根据元素化合价的变化确定需要加入的试剂．

解答 解：（1）H₂O₂既具有氧化性，又具有还原性；Cr₂O₇^2-具有强氧化性，能将H₂O₂氧化为O₂，反应中+6价Cr元素被还原为+3价，离子反应为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，Cr（OH）₃可以与NaOH溶液反应生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺时，可以加入过量的NaOH溶液，使Cr³⁺转化为CrO，Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，在过滤得到的Fe（OH）₃中加入盐酸即得到FeCl₃溶液，故答案为：CrO₂^-；Fe（OH）₃；　
（3）令Cr元素在产物中的化合价为a价，根据电子转移守恒，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，Cr元素的化合价从+3升高到了+6价，所以需要加入氧化剂，故答案为：氧化．

点评 本题考查较为综合，涉及实验操作、离子方程式的书写、电子守恒的计算等，题目难度中等，解答本题，要充分把握题给信息，牢固掌握物质的性质．