Question

5．鉻化學豐富多彩，由于鉻光澤度好，常將鉻鍍在其他金屬表面，同鐵、鎳組成各種性能的不銹鋼，CrO₃大量地用于電鍍工業(yè)中．
（1）在如圖裝置中，觀察到圖1裝置銅電極上產生大量的無色氣泡，而圖 2裝置中銅電極上無氣體產生，鉻電極上產生大量有色氣體．根據上述現(xiàn)象試推測金屬鉻的兩個重要化學性質金屬鉻的活動性比銅強，能和稀硫酸反應生成 H₂、金屬鉻易被稀硝酸鈍化．

（2）CrO₃具有強氧化性，遇到有機物（如酒精）時，猛烈反應以至著火，若該過程中乙醇被氧化成乙酸，CrO₃被還原成綠色的硫酸鉻[Cr₂（SO₄）₃]．則該反應的化學方程式為4CrO₃+3CH₃CH₂OH+12H⁺═4Cr³⁺+3CH₃COOH+9H₂O．
（3）CrO₃的熱穩(wěn)定性較差，加熱時逐步分解，其固體殘留率隨溫度的變化如圖3所示．
①A 點時剩余固體的成分是Cr₃O₈（填化學式）．
②從開始加熱到 750K 時總反應方程式為4CrO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑．
（4）CrO₃和 K₂Cr₂O₇均易溶于水，這是工業(yè)上造成鉻污染的主要原因．凈化處理方法之一是將含+6價 Cr 的廢水放入電解槽內，用鐵作陽極，加入適量的NaCl進行電解：陽極區(qū)生成的Fe²⁺和Cr₂O₇^2-發(fā)生反應，生成的Fe³⁺和Cr³⁺在陰極區(qū)與OH^-結合生成 Fe（OH）₃ 和Cr（OH）₃沉淀除去[已知 K_spFe（OH）₃=4.0×10^-38，K_spCr（OH）₃=6.0×10^-31]．
①電解過程中 NaCI 的作用是增強溶液的導電能力．
②已知電解后的溶液中c（Fe³⁺）為2.0×10^-13 mol•L^-1，則溶液中c（Cr³⁺）為3.0×10ˉ⁶ mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）圖1裝置銅電極上產生大量的無色氣泡，說明Cr的活潑性大于Cu，能和稀硫酸反應生成H₂；而圖2裝置中銅電極上無氣體產生，鉻電極上產生大量有色氣體，說明Cr和硝酸能產生鈍化現(xiàn)象；
（2）根據化合價升降總數相等以及原子守恒來解答；
（3）①根據質量守恒定律，在變化過程中，Cr的質量沒有變，求出氧原子和鉻原子的個數比即可；
②先求出B的固體的成分，再利用原子守恒寫出方程式；
（4）①NaCl為電解質，加入適量的NaCl可增強溶液的導電能力；
②先根據KspFe（OH）₃和c（Fe³⁺）求出c（OH^-），然后再根據c（OH^-）和KspCr（OH）₃求出c（Cr³⁺）．

解答 解：（1）圖1裝置銅電極上產生大量的無色氣泡，說明Cr的活潑性大于Cu，能和稀硫酸反應生成 H₂；而圖 2裝置中銅電極上無氣體產生，鉻電極上產生大量有色氣體，說明Cr和硝酸能產生鈍化現(xiàn)象，
故答案為：金屬鉻的活動性比銅強，能和稀硫酸反應生成 H₂；金屬鉻易被稀硝酸鈍化；
（2）CrO₃具有強氧化性，遇到有機物（如酒精）時，乙醇被氧化成乙酸，碳的平均化合價從-2價升高到0，1個乙醇化合價變化4，CrO₃被還原成綠色的硫酸鉻[Cr₂（SO₄）₃]，鉻的化合價從+6價降低到+3價，1個CrO₃化合價變化3，兩者的最小公倍數是12，再根據原子守恒得4CrO₃+3CH₃CH₂OH+12H⁺═4Cr³⁺+3CH₃COOH+9H₂O，
故答案為：4CrO₃+3CH₃CH₂OH+12H⁺═4Cr³⁺+3CH₃COOH+9H₂O；
（3）①設CrO₃的質量為100g，則CrO₃中鉻元素的質量為：100g×$\frac{52}{52+16×3}$=52g，A點時固體的質量為：100g×94.67%=94.67g，Co的質量沒有變，所以生成物中Co的質量為52g，氧元素的質量為42.67g，兩者的個數比為$\frac{52}{52}$：$\frac{42.67}{16}$=3：8，所以A點時剩余固體的成分是Cr₃O₈，故答案為：Cr₃O₈；
②B點時固體的質量為：100g×76%=76g，Cr的質量沒有變，所以生成物中Cr的質量為52g，氧元素的質量為16，兩者的個數比為$\frac{52}{52}$：$\frac{24}{16}$=2：3，所以B點時剩余固體的成分是Cr₂O₃，所以加熱到 750K 時成分是Cr₂O₃，則反應方程式為：4CrO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑，
故答案為：4CrO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑；
（4）①因NaCl為電解質，加入適量的NaCl可增強溶液的導電能力，故答案為：增強溶液的導電能力；
②溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2.0×1{0}^{-13}}}$mol/L=$\root{3}{2.0×1{0}^{-25}}$mol/L，則溶液中c（Cr³⁺）=$\frac{{K}_{sp}[Cr（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{2.0×1{0}^{-25}}$=3.0×10ˉ⁶mol/L，
故答案為：3.0×10ˉ⁶．

點評 本題考查了原電池、電解池的工作原理，以及氧化還原反應、Ksp的有關計算，以及圖象分析，題目難度中等，注意對圖象的分析和數據的處理．