Question

18．鉻是水體的主要的污染物之一，可以導(dǎo)致水生生物死亡．化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，如使某步中的有害產(chǎn)物作為另一步的反應(yīng)物，形成一個(gè)循環(huán)，就可不再向環(huán)境排放該有害物質(zhì)．例如處理鉻的實(shí)驗(yàn)循環(huán)示意圖如下：
（1）在如圖所示的編號(hào)步驟中，其中反應(yīng)①所用的試劑是硫酸酸化的H₂O₂，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O．
（2）現(xiàn)有含Cr³⁺和Fe³⁺的溶液，使用NaOH溶液和鹽酸，可將這兩種離子相互分離，根據(jù)上圖信息分析，在涉及的過(guò)濾操作中，上述兩種離子的存在形態(tài)分別是CrO₂^-（或NaCrO₂）、Fe（OH）₃．  （寫(xiě)化學(xué)式）
（3）鉻的化合價(jià)除了示意圖中涉及的+3和+6外，還有0、+2、+4和+5等．
現(xiàn)有24mL濃度為0.05mol•L^-1的Na₂SO₃溶液恰好與20mL濃度為0.02mol•L^-1的Na₂Cr₂O₇溶液完全反應(yīng)．已知Na₂SO₃被Na₂Cr₂O₇氧化為Na₂SO₄，則元素Cr在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為+3．
（4）步驟⑤應(yīng)該加入氧化劑（填“還原”或“氧化”）．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)①所用的試劑是硫酸酸化的H₂O₂，Cr元素的化合價(jià)由+6價(jià)降低為+3價(jià)，則過(guò)氧化氫作還原劑；
（2）含Cr³⁺和Fe³⁺的溶液，使用NaOH溶液和鹽酸，可將這兩種離子相互分離，由圖中轉(zhuǎn)化可知Cr（OH）₃具有兩性，則加足量堿；
（3）Na₂SO₃被Na₂Cr₂O₇氧化為Na₂SO₄，S元素的化合價(jià)升高，Cr元素的化合價(jià)降低，結(jié)合電子守恒計(jì)算；
（4）步驟⑤中Cr元素的化合價(jià)由+3價(jià)升高為+6價(jià)，以此來(lái)解答．

解答 解：（1）過(guò)氧化氫既具有氧化性又有還原性，重鉻酸根具有強(qiáng)氧化性，能將過(guò)氧化氫氧化為氧氣，反應(yīng)中+6價(jià)的鉻元素被還原為+3價(jià)，離子方程式為；Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O，故答案為：Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O；
（2）從反應(yīng)③可以看出，氫氧化鉻可以和氫氧化鈉反應(yīng)生成NaCrO₂，所以除去鐵離子中的鉻離子時(shí)可以加入過(guò)量的氫氧化鈉，是鉻離子轉(zhuǎn)化為CrO₂^-（或NaCrO₂），鐵離子變成Fe（OH）₃沉淀，在過(guò)濾得到氫氧化鐵沉淀中加入鹽酸即得到氯化鐵溶液，
故答案為：CrO₂^-（或NaCrO₂）；Fe（OH）₃；
（3）Na₂SO₃被Na₂Cr₂O₇氧化為Na₂SO₄，S元素的化合價(jià)升高，Cr元素的化合價(jià)降低，設(shè)鉻元素在產(chǎn)物中的化合價(jià)為a價(jià)，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，則24×10^-3L×0.05mol/L×（6-4）=20×10^-3L×0.02mol/L×2×（6-a），解得a=+3，
故答案為：+3；
（4）步驟⑤中鉻元素的化合價(jià)從+3升高到+6，所以需要加入氧化劑，故答案為：氧化．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)及計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)及反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意（3）中電子守恒的應(yīng)用，題目難度中等．