Question

16．鉻是一種銀白色的堅硬金屬．鉻的工業(yè)用途很廣，主要有金屬加工、電鍍、制革行業(yè)，這些行業(yè)排放的廢水和廢氣是環(huán)境中的主要污染源．請回答下面與鉻有關的一些問題．

（1）工業(yè)上冶煉鉻的主要步驟如圖1所示：
①已知步驟II的反應方程式為：8Na₂CrO₄+6Na₂S+23H₂O=8Cr（OH）₃↓+3Na₂S₂O₃+22NaOH
該反應中氧化劑是Na₂CrO₄（填化學式），每生成lmol Cr（OH）₃時轉移電子的物質的量為3mol．
②步驟IV冶煉制鉻的化學方程式為Cr₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr．
（2）某工廠采用電解法處理含鉻廢水．耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極，槽中盛放含鉻廢水，其原理示意圖如右圖．A為電源的正極 （填“正極”、“負極”），陽極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
（3）重鉻酸銨[（NH₄）₂Cr₂O₇]是一種桔黃色結晶，可用作實驗室制備純凈的N₂及Cr₂O₃等．實驗室可由工業(yè)級鉻酸鈉（Na₂CrO₄）為原料制取重鉻酸銨．實驗步驟如下：
步驟1：將鉻酸鈉溶于適量水中，加一定量濃硫酸酸化，使鉻酸鈉轉化為重鉻酸鈉．
步驟2：先將上述溶液蒸發(fā)結晶并趁熱過濾，繼續(xù)將得到的晶體再溶解再蒸發(fā)結晶并趁熱過濾．然后將得到的濾液冷卻至40℃左右進行結晶，用水洗滌，獲得重鉻酸鈉晶體．
步驟3：將得到的重鉻酸鈉和氯化銨按物質的量之比1：2溶于適量的水，加熱至105～110℃時讓其充分反應．
①步驟1是一個可逆反應，該反應的離子方程式為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
②（NH₄）₂Cr₂O₇受熱分解制取N₂及Cr₂O₃的化學方程式為：（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O．
③為了測定實驗制得的產品中（NH₄）₂Cr₂O₇的含量，稱取樣品0.140g置于錐形瓶中，加50mL水；再加入2gKI（過量）及稍過量的稀硫酸溶液，搖勻，暗處放置10min；然后加150mL蒸餾水并加入3mL 0.5%淀粉溶液；用0.1000mol/L Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃標準溶液30.00mL．則該產品中（NH₄）₂Cr₂O₇的純度為90%．（假定雜質不參加反應，已知：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）

Answer 1

分析 （1）①8Na₂CrO₄+6Na₂S+23H₂O═8Cr（OH）₃↓+3Na₂S₂O₃+22NaOH中，Cr元素的化合價由+6價降低為+3價，生成1mol Cr（OH）₃時轉移電子1mol×（6-3）；
②步驟IV中可用鋁于Cr₂O₃在加熱條件下制備Cr；
（2）由圖可知，B端生成氫氣，則B端氫離子得到電子，所以B為負極，則A為正極；陽極發(fā)生Cr₂O₇^2-、Fe²⁺的氧化還原反應，所以陽極幾乎不含Cr₂O₇^2-；
（3）①酸性條件下，CrO₄^2-和氫離子反應生成Cr₂O₇^2-；
②根據反應物、生成物及反應條件書寫方程式，并根據得失電子相等配平方程式；
③根據Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-得關系式Cr₂O₇^2-----6S₂O₃^2-，
根據Cr₂O₇^2-和6S₂O₃^2-的關系式計算Cr₂O₇^2-的物質的量，根據原子守恒計算（NH₄）₂Cr₂O₇的質量，再根據質量分數公式計算其質量分數即可．

解答 解：（1）①8Na₂CrO₄+6Na₂S+23H₂O═8Cr（OH）₃↓+3Na₂S₂O₃+22NaOH中，Cr元素的化合價由+6價降低為+3價，則Na₂CrO₄為氧化劑，該反應中生成1mol Cr（OH）₃時轉移電子1mol×（6-3）=3mol，故答案為：Na₂CrO₄；3；
②步驟IV中可用鋁于Cr₂O₃在加熱條件下制備Cr，反應的方程式為Cr₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr，故答案為：Cr₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr；
（2）由圖可知，B端生成氫氣，則B端氫離子得到電子，所以B為負極，則A為正極；陽極發(fā)生Cr₂O₇^2-、Fe²⁺的氧化還原反應，所以陽極幾乎不含Cr₂O₇^2-；，則陽極的氧化還原反應為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：正極；Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（3）①酸性條件下，CrO₄^2-和氫離子反應生成Cr₂O₇^2-，離子方程式為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
②在加熱條件下，（NH₄）₂Cr₂O₇分解生成N₂及Cr₂O₃，同時還生成水，則該反應方程式為：（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O，
故答案為：（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O；
③根據Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-得關系式Cr₂O₇^2-----6S₂O₃^2-，
設Cr₂O₇^2-的物質的量為x，
Cr₂O₇^2-----6S₂O₃^2-，
1         6
x        0.1000mol/L×0.03L
1：6=x：（0.1000mol/L×0.03L）
x=0.0005mol，
根據原子守恒得n（Cr₂O₇^2-）=n（（NH₄）₂Cr₂O₇），則m（（NH₄）₂Cr₂O₇）=0.0005mol×252g/mol=0.126g，
其質量分數=$\frac{0.126g}{0.140g}$×100%=90%，故答案為：90%．

點評 本題以鉻為載體考查了實驗制備原理，涉及質量分數的計算、氧化還原反應中離子方程式的書寫、電解原理等知識點，綜合性較強，注意從整體上把握制備流程，明確制備原理，再結合教材基礎知識分析解答，題目中信息量較大，同時考查學生信息篩選能力及加工能力，難度較大．