题目内容

6.铬主要以铁合金(如铬铁)形式用于生产不锈钢及各种合金钢,铬元素形成的化合物很多,常见的有Cr2O3、CrCl3、H2CrO4,、H2Cr2O7等,请回答下列问题:
(一)工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大危害,必须进行处理.常用的处理方法有两种.
方法1:还原沉淀法,该法的工艺流程为:
CrO42-$→_{①转化}^{H+}$Cr2O72-$→_{②}^{Fe_{2}+}$Cr3+$→_{③沉淀}^{OH-}$Cr(OH)3↓
(1)第②步中用亚铁离子还原0.6molCr2O72-,至少需要亚铁离子的物质的量为3.6mol.
方法2:电解法.该法用Fe做电极电解Cr2O72-的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀.
(2)阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)2H++2e-=H2↑,溶液中同时生成的沉淀还有Fe(OH)3(填化学式)
(二)三氯化铬易升华,在高温下能被氧气氧化,制三氯化铬的流程如下:

(3)重铬酸铵分解产生的三氧化二铬(Cr2O3难溶于水)需用蒸馏水洗涤,如何用简单方法判断其已洗涤干净最后一次洗涤的流出液呈无色.
(4)已知CCl4沸点为76.8℃,为保证稳定的CCl4气流,适宜的加热方式是水浴加热(并用温度计指示温度).
(5)用如图装置制备CrCl3时,反应管中发生的主要反应有:Cr2O3+3CCl4→2CrCl3+3COCl2,向三颈烧瓶中通入N2的作用之一是鼓气使反应物进入管式炉中进行反应;另一个作用是赶尽体系中的氧气.
(6)Cr对环境会造成严重的污染,废水中的Cr3+可用石灰乳进行沉降,写出沉降的离子方程式2Cr3++3Ca(OH)2=2Cr(OH)3↓+3Ca2+.

分析 (一)(1)在氧化还原反应中,化合价升高值=化合价降低值=转移电子数来计算;
(2)溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少,即氢离子在阴极得电子,PH升高,氢氧根离子浓度增大,离子浓度幂的乘积大于溶度积,所以金属阳离子会生成氢氧化物沉淀;
(二)(NH4)2Cr2O7经分解后可得到Cr2O3,经溶解、过滤、洗涤、干燥后与CCl4在氮气环境中反应可生成CrCl3,其中通入氮气,可赶尽体系中的氧气,结合题目要求可解答该题.

解答 解:(一)(1)还原1molCr2O72-离子,铬元素化合价从+6价降到+3价,共得到电子6mol,亚铁离子被氧化为+3价,得到6mol电子,所以还原0.6molCr2O72-离子,需要3.6mol的FeSO4•7H2O,及3.6mol的亚铁离子,
故答案为:3.6;
(2)在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H+放电生成H2:2H++2e-═H2↑;同时大量产生了OH-,所以溶液中的Fe3+也将转化为Fe(OH)3沉淀,
故答案为:2H++2e-=H2↑;Fe(OH)3;
(二)(NH4)2Cr2O7经分解后可得到Cr2O3,经溶解、过滤、洗涤、干燥后与CCl4在氮气环境中反应可生成CrCl3,其中通入氮气,可赶尽体系中的氧气,
(3)因为(NH4)2Cr2O7显桔红色,最后一次洗涤的流出液呈无色,说明洗涤干净,
故答案为:最后一次洗涤的流出液呈无色;
(4)因为CCl4沸点为76.8℃,温度比较低,因此保证稳定的CCl4气流,可以通过水浴加热来控制其流量,并用温度计指示温度,
故答案为:水浴加热(并用温度计指示温度);
(5)反应中通入氮气,可将氧气排除,防止CrCl3被氧化,且在反应后继续通入氮气,可鼓气使反应物进入管式炉中进行反应,
故答案为:赶尽体系中的氧气;
(6)Cr3+可与石灰乳反应生成Cr(OH)3,反应的离子方程式为2Cr3++3Ca(OH)2=2Cr(OH)3↓+3Ca2+,
故答案为:2Cr3++3Ca(OH)2=2Cr(OH)3↓+3Ca2+.

点评 本题主要考查了铬及其化合物的性质、氧化还原反应和电化学知识等内容,考查学生对的实验方案原理的理解与评价,侧重于学生的分析能力和实验能力的考查,题目难度较大,理清实验原理是关键,是对学生综合能力想考查,需要学生具备扎实的基础知识.

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