Question

10．A：K₂Cr₂O₇是橙紅色的固體，有強氧化性．①將其用濃鹽酸處理產生黃綠色刺激性氣味氣體B和藍紫色溶液C；②在C中加入KOH溶液，先生成灰藍色沉淀D；③繼續(xù)加入過量的KOH溶液則沉淀消失，變成綠色溶液E；④在E中加入H₂O₂加熱則生成黃色溶液F；⑤F用稀硫酸酸化，又變成原來的化合物A的溶液．
已知：氫氧化鉻在溶液中存在如下平衡：
Cr³⁺+3OH^-?Cr（OH）₃?H₂O+HCrO₂?H₂O+H⁺+CrO₂^-
藍紫色　　　灰藍色　　　　　　　　　　　 綠色
（1）根據上述平衡判斷氫氧化鉻具有兩性（填“堿性”、“酸性”、“兩性”）．
（2）寫出①的離子方程式Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Cl^-=2Cr³⁺+3Cl₂↑+7H₂O；
（3）已知D的溶解度為2.06×10^-7g，則D的溶度積常數為4.32×10^-30．
（4）寫出③的離子反應方程式Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O．
（5）④F溶液中的黃色離子是CrO₄^2-（寫化學式）；若參加反應的H₂O₂是5mol，則生成的黃色離子的物質的量為$\frac{10}{3}$．
（6）金屬錫（Sn）是第ⅣA的元素，通過下列方法可以測定金屬錫樣品的純度：
①將試樣溶于鹽酸中，發(fā)生的反應化學方程式為：Sn+2HCl=SnCl₂+H₂↑；
②向①的溶液中再加入過量的FeCl₃溶液，發(fā)生的反應化學方程式為SnCl₂+2FeCl₃=SnCl₄+2FeCl₂；
③用已知濃度的A溶液滴定生成的Fe²⁺．現有金屬錫樣品wg，經上述各步反應后，用A溶液滴定，A應放在酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管中，共用去cmol•L^-1的A溶液vmL（錫的相對原子質量用M表示）．求樣品中錫的質量分數為$\frac{0.3cvM}{w}%$（假定雜質不參加反應）．

Answer 1

分析 K₂Cr₂O₇是橙紅色的固體，有強氧化性．①將其用濃鹽酸處理產生黃綠色刺激性氣味氣體B和藍紫色溶液C，B為氯氣，C為CrCl₃ ；
②在C中加入KOH溶液，先生成灰藍色沉淀D，應生成Cr（OH）₃；
③繼續(xù)加入過量的KOH溶液則沉淀消失，變成綠色溶液E，E為KCrO₂；
④在E中加入H₂O₂加熱則生成黃色溶液F，發(fā)生氧化還原反應生成K₂CrO₄；
⑤F用稀硫酸酸化，又變成原來的化合物A的溶液，即生成K₂Cr₂O₇，
（1）分析氫氧化鉻在溶液中存在平衡可知，氫氧化鉻能溶于酸和堿符合兩性氫氧化物的性質；
（2）濃鹽酸處理產生黃綠色刺激性氣味氣體B為氯氣和藍紫色溶液C為氯化鉻溶液，結合電荷守恒和一種守恒配平書寫離子方程式；
（3）在C中加入KOH溶液，先生成灰藍色沉淀D為Cr（OH）₃ ，溶解度是一定溫度下100g水中達到飽和溶解溶質的質量，計算溶質物質的量，得到平衡濃度計算溶度積常數；
（4）加入過量的KOH溶液則沉淀消失，變成綠色溶液E為CrO₂^-，結合原子守恒配平書寫離子方程式；
（5）在E中加入H₂O₂加熱則生成黃色溶液F為CrO₂^-被過氧化氫氧化為CrO₄^2-，依據離子方程式電子守恒定量關系計算；
（6）①將試樣溶于鹽酸中生成SnCl₂和氫氣；
②SnCl₂溶液中加入過量的FeCl₃溶液發(fā)生氧化還原反應生成氯化亞鐵和SnCl₄；
③重鉻酸鉀A是強氧化劑應存在酸式滴定管中；根據n=cV計算反應中消耗的K₂Cr₂O₇的物質的量；根據方程式可得關系式3Sn～3SnCl₂～6FeCl₃～6FeCl₂～K₂Cr₂O₇，據此計算n（Sn），再根據m=nM計算m（Sn），利用質量分數定義計算試樣中Sn的百分含量．

解答 解：（1）分析氫氧化鉻在溶液中存在平衡可知，
Cr³⁺+3OH^-?Cr（OH）₃?H₂O+HCrO₂?H₂O+H⁺+CrO₂^-
藍紫色     灰藍色                   綠色
氫氧化鉻能溶于酸和堿符合兩性氫氧化物的性質，屬于兩性氧化物；
故答案為：兩性；
（2）濃鹽酸處理產生黃綠色刺激性氣味氣體B為氯氣和藍紫色溶液C為氯化鉻溶液，結合電荷守恒和一種守恒配平書寫離子方程式為：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Cl^-=2Cr³⁺+3Cl₂↑+7H₂O；
故答案為：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Cl^-=2Cr³⁺+3Cl₂↑+7H₂O；
（3）在C中加入KOH溶液，先生成灰藍色沉淀D為Cr（OH）₃ ，溶解度是一定溫度下100g水中達到飽和溶解溶質的質量，溶解度為2.06×10^-7g，計算溶質物質的量=$\frac{2.06×1{0}^{-7}g}{103g/mol}$=2×10^-9mol，溶液密度近似為水，1000g水即1L溶液，得到平衡濃度c（Cr³⁺）=2×10^-8mol/L，c（OH^-）=6×10^-8mol/L，計算溶度積常數Ksp=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=2×10^-8mol/L×（6×10^-8mol/L）³=4.32×10^-30；
故答案為：4.32×10^-30；
（4）加入過量的KOH溶液則沉淀消失，變成綠色溶液E為CrO₂^-，結合原子守恒配平書寫離子方程式為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
故答案為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
（5）在E中加入H₂O₂加熱則生成黃色溶液F，為CrO₂^-被過氧化氫氧化為CrO₄^2-，反應的離子方程式為：
2CrO₂^-+3H₂O₂ +2OH^-=2CrO₄^2-+4H₂O
       3          2
      5mol        n
參加反應的H₂O₂是5mol，則生成的黃色離子的物質的量為$\frac{10}{3}$mol；
故答案為：CrO₄^2-；$\frac{10}{3}$；
（6）①將試樣溶于鹽酸中生成SnCl₂和氫氣，反應的化學方程式為：Sn+2HCl=SnCl₂+H₂↑；
故答案為：Sn+2HCl=SnCl₂+H₂↑；
②SnCl₂溶液中加入過量的FeCl₃溶液發(fā)生氧化還原反應生成氯化亞鐵和SnCl₄，反應的化學方程式為：SnCl₂+2FeCl₃=SnCl₄+2FeCl₂ ；
故答案為：SnCl₂+2FeCl₃=SnCl₄+2FeCl₂；
 ③重鉻酸鉀A是強氧化劑應存在酸式滴定管中；現有金屬錫樣品wg，經上述各步反應后，用A溶液滴定，共用去cmol•L^-1的A溶液vmL（錫的相對原子質量用M表示）．反應的離子方程式為：6FeCl₂+K₂Cr₂O₇+14HCl═6FeCl₃+2KCl+2CrCl₃+7H₂O，SnCl₂+2FeCl₃=SnCl₄+2FeCl₂ ，Sn+2HCl=SnCl₂+H₂↑；根據n=cV計算反應中消耗的K₂Cr₂O₇的物質的量根據方程式可得關系式3Sn～3SnCl₂～6FeCl₃～6FeCl₂～K₂Cr₂O₇，據此計算n（Sn），再根據m=nM計算m（Sn），利用質量分數定義計算試樣中Sn的百分含量；n（Cr₂O₇^2-）=cmol•L^-1×v×10^-3L=cv×10^-3mol；
根據方程式可得關系式3Sn～3SnCl₂～6FeCl₃～6FeCl₂～K₂Cr₂O₇，
                   3                             1
                   n                             cv×10^-3mol
n=3cv×10^-3mol
樣品中錫的質量分數=$\frac{3cv×1{0}^{-3}mol×Mg/mol}{wg}$×100%=$\frac{0.3cvM}{w}%$
故答案為：酸式；$\frac{0.3cvM}{w}%$．

點評 本題考查無機物的推斷以及物質含量的測定，為高頻考點，側重于學生的分析、實驗和計算能力的考查，題目涉及物質組成的實驗探究過程分析判斷，離子方程式書寫和定量關系的計算應用，主要是滴定實驗的計算應用，注意把握實驗原理以及相關物質的性質，難度中等．