Question

13．铬元素及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途．
（1）在常温下，铬能缓慢与稀硫酸反应，生成蓝色溶液．其金属性比铜强（填“强”或“弱”）
（2）Cr（OH）₃和Al（OH）₃性质类似，则Cr（OH）₃与KOH反应的离子方程式为Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O．
（3）工业上净化处理铬污染的可用电解法．将含K₂Cr₂O₇酸性废水放入电解槽内，加入适量的NaCl，以Fe作阳极和石墨作阴极进行电解．经过一段时间后，溶液中Cr和Fe转化为Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀除去．
①写出阴极的电极反应式：2H⁺+2e^-=H₂↑．
②溶液中Fe、Cr元素最终转化为Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀除去，原理为阳极Fe-2e^-=Fe²⁺，6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6 Fe³⁺+2 Cr³⁺+7 H₂O，消耗H⁺，同时阴极H⁺放电，c（OH^-）增大，Fe³⁺、Cr³⁺结合OH^-转化为沉淀（用离子方程式和必要的文字说明）．
③电解后的溶液中c（Fe³⁺）为2.0×10^-13 mol•L^-1，则溶液中c（Cr³⁺）为3×10^-6mol•L^-1（已知K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）．
（4）CrO₃具有强氧化性，可用于查处酒驾，原理是在酸性条件下能将乙醇氧化成乙酸，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂（SO₄）₃]，则该反应的化学方程式为4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃CO0H+9H₂O．
（5）CrO₃的热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率（$\frac{固体样品剩余质量}{固体样品初始质量}$×100%）随温度的变化如右图所示，则B点时剩余固体的成分是Cr₂O₃（填化学式）．

Answer 1

分析 （1）铜排在金属活动性顺序表中H的后面，不能与硫酸反应，据此解答即可；
（2）氢氧化铝与氢氧化钾反应生成偏铝酸钾和水，据此书写；
（3）①阴极上是阳离子发生得电子的还原反应，据此书写电极反应；
②Fe³⁺、Cr³⁺在水溶液中会发生水解反应，当溶液的碱性达到一定程度就会生成氢氧化物沉淀；
③根据电解后溶液中c（Fe³⁺），由K_sP[Fe（OH）₃]计算溶液中c（OH^-），再根据K_sP[Cr（OH）₃]计算溶液中c（Cr³⁺）；
（4）根据化合价升降总数相等以及原子守恒来解答；
（5）根据质量守恒定律，在变化过程中，Co的质量没有变，求出氧原子和铬原子的个数比即可．

解答 解：（1）在常温下，铬能缓慢与稀硫酸反应，而Cu不能与稀硫酸反应，说明Cr金属活泼性较强，故答案为：强；
（2）Cr（OH）₃和Al（OH）₃类似，氢氧化铝与氢氧化钾反应生成偏铝酸钾和水，故Cr（OH）₃与KOH反应生成KCrO₂，离子反应方程式为：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，
故答案为：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
（3）①用Fe为电极进行电解，阳极是活泼电极，则电极本身发生失电子的氧化反应，即Fe-2e^-═Fe²⁺，阴极上是阳离子发生得电子的还原反应，即2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案为：2H⁺+2e^-═H₂↑；
②在电解池的阳极：Fe-2e^-═Fe²⁺，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2Cr³⁺，反应的实质是：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，Cr₂O₇^2-与Fe²⁺反应的过程中，将消耗大量的H⁺，使溶液pH上升，促使Fe³⁺、Cr³⁺水解并最终转化为Fe（OH）₃、Cr（OH）₃沉淀，
故答案为：阳极Fe-2e^-=Fe²⁺，6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，消耗H⁺，同时阴极H⁺放电，c（OH^-）增大，Fe³⁺、Cr³⁺结合OH^-转化为沉淀；
③电解后溶液中c（Fe³⁺）=2.0×10^-13mol/L，则溶液中c³（OH^-）=$\frac{4×1{0}^{-38}}{2×1{0}^{-13}}$mol/L=2×10^-25mol/L，故溶液中c（Cr³⁺）=$\frac{6×1{0}^{-31}}{2×1{0}^{-25}}$mol/L=3×10^-6mol/L，
故答案为：3×10^-6；
（4）CrO₃具有强氧化性，遇到有机物（如酒精）时，乙醇被氧化成乙酸，碳的平均化合价从-2价升高到0，1个乙醇化合价变化4，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂（SO₄）₃]，铬的化合价从+6价降低到+3价，1个CrO₃化合价变化3，两者的最小公倍数是12，再根据原子守恒得：4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃CO0H+9H₂O，
故答案为：4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃CO0H+9H₂O；
（5）设CrO₃的质量为100g，则CrO₃中铬元素的质量为：100g×$\frac{52}{52+16×3}$=52g，B点时固体的质量为：100g×76%=76g，Co的质量没有变，所以生成物中Co的质量为52g，氧元素的质量为16，两者的个数比为$\frac{52}{52}$=2：3，所以B点时剩余固体的成分是Cr₂O₃，
故答案为：Cr₂O₃．

点评 本题考查了离子方程式和电极反应式的书写，注意（5）题中，在变化过程中，Co的质量没有变，是解题的关键，题目难度中等．