Question

“问题胶囊”事件引发了各方关注和热议，国际食品包装协会秘书长董金狮教授说：“工业明胶中重金属铬的毒性远高于三聚氰胺”．铬是严重的致癌物质，绝不允许含铬废水随意排放．请回答下列问题：
（1）三聚氰胺中N原子的杂化方式是

 

．
（2）酸性溶液中过氧化氢能使Cr₂0₇^2-生成蓝色的过氧化铬（CrO₅，分子结构为 ，该反应可用来检验Cr₂0₇^2-的存在．过氧化铬中铬元素的化合价为

 

，请写出反应的离子方程式：

 

．
（3）一种治理含Cr₂0₇^2-酸性工业废水的方法是向废水中加入适量的食盐，用铁作电极进行电解，Cr₂0₇^2-被还原为Cr³⁺，然后生成Cr（OH）₃沉淀除去，以达到排放标准．
①加适量食盐的目的是

 

，与Cr（OH）₃沉淀同时生成的沉淀还可能有

 

．
②已知电解后溶液中c（Fe³⁺）为4.0×10^-13mol?L^-1，则溶液中c（Cr³⁺）浓度为

 

．
（已知K_sP[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38； K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）

Answer 1

考点：原子轨道杂化方式及杂化类型判断,离子方程式的书写,电解原理

专题：化学键与晶体结构,电化学专题

分析：（1）三聚氰胺分子中，氨基上的N原子成3个σ 键、有一个孤电子对，环上的N原子成2个σ 键、有一个孤电子对，杂化轨道数=σ 键数+孤电子对数，据此确定N原子杂化方式；
（2）根据过氧化铬的结构简式可知存在过氧键、Cr-O键、Cr=O来分析；过氧化氢与K₂Cr₂O₇在酸性溶液中发生反应生成CrO₅和水；
（3）①加入适量的NaCl可增强溶液的导电能力，Cr₂O₇^2-具有强氧化性，可以将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为Cr³⁺，铁离子与氢氧根离子结合生成Fe（OH）₃沉淀；
②先根据KspFe（OH）₃和c（Fe³⁺）求出c（OH^-），然后再根据c（OH^-）和KspCr（OH）₃求出c（Cr³⁺）；

解答： 解：（1）三聚氰胺分子中，氨基上的N原子含有3个 σ 键和一个孤电子对，所以采取sp³杂化，环上的N原子含有2个 σ 键和一个孤电子对，所以采取sp²杂化，
故答案为：sp²、sp³；
（2）根据过氧化铬的结构简式可知一个铬与五个氧形成形成六个铬氧极性共价键，共用电子对偏向都偏向氧，所以呈+6，结构式中存在过氧键、Cr-O键、Cr=O，在4个Cr-O键中O为-1价，在Cr=O键注重O为-2价；
过氧化氢与K₂Cr₂O₇在酸性溶液中发生反应生成CrO₅和水，离子反应为4H₂O₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺═2CrO₅+5H₂O；
故答案为：+6；4H₂O₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺═2CrO₅+5H₂O；
（3）①因NaCl为电解质，加入适量的NaCl可增强溶液的导电能力，亚铁离子与Cr₂O₇^2-发生氧化还原反应Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，亚铁离子被氧化为铁离子，与氢氧根离子结合生成Fe（OH）₃沉淀，
故答案为：增大离子浓度，增强导电能力；Fe（OH）₃；
②Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq），溶液中c（OH^-）=

3	KSPFe(OH)3 C(Fe3+)

=

3	4×10-38 4×10-13

mol/L=

3	1×10-25

mol/L，
则溶液中c（Cr³⁺）=

KSPCr(OH)3

C3(OH-)

=

6.0×10-31

1×10-25

=6.0×10ˉ⁶mol/L，
故答案为：6.0×10^-6 mol?L^-1；

点评：本题考查较为综合，题目难度较大，涉及原子杂化、氧化还原反应、沉淀溶解平衡的计算等知识点，根据过氧化铬的结构简式判断铬的化合价、沉淀溶解平衡的计算是解答难点，题目难度中等．