Question

鉻是水體的主要的污染物之一，可以導致水生生物死亡．化學實驗中，如使某步中的有害產物作為另一步的反應物，形成一個循環(huán)，就可不再向環(huán)境排放該有害物質．例如處理鉻的實驗循環(huán)示意圖如下：

（1）在上圖所示的編號步驟中，其中反應①所用的試劑是硫酸酸化的H₂O₂，請寫出該反應的離子方程式

 

（可以不配平）．
（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，根據上圖信息分析，在涉及的過濾操作中，上述兩種離子的存在形態(tài)分別是

 

、

 

．（寫化學式）
（3）鉻的化合價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．已知Na₂SO₄被Na₂Cr₂O₇氧化為Na₂SO₄，則元素Cr在還原產物中的化合價為

 

．
（4）步驟⑤應該加入

 

劑（填“還原”或“氧化”）．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：（1）H₂O₂既具有氧化性，又具有還原性；Cr₂O₇^2-具有強氧化性，能將H₂O₂氧化為O₂，反應中+6價Cr元素被還原為+3價；
（2）從反應③可以看出，Cr（OH）₃可以與NaOH溶液反應生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺時，可以加入過量的NaOH溶液，使Cr³⁺轉化為CrO，F(xiàn)e³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀，在過濾得到的Fe（OH）₃中加入鹽酸即得到FeCl₃溶液；
（3）Na₂SO₃被氧化為Na₂SO₄，S元素化合價由+4價升高為+6價；Na₂Cr₂O₇中Cr元素發(fā)生還原反應，令Cr元素在產物中的化合價為a價，根據電子轉移守恒計算a的值；
（4）根據元素化合價的變化確定需要加入的試劑．

解答： 解：（1）H₂O₂既具有氧化性，又具有還原性；Cr₂O₇^2-具有強氧化性，能將H₂O₂氧化為O₂，反應中+6價Cr元素被還原為+3價，離子反應為Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O，故答案為：Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O；
（2）從反應③可以看出，Cr（OH）₃可以與NaOH溶液反應生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺時，可以加入過量的NaOH溶液，使Cr³⁺轉化為CrO，F(xiàn)e³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀，在過濾得到的Fe（OH）₃中加入鹽酸即得到FeCl₃溶液，故答案為：CrO₂^-；Fe（OH）₃；　
（3）令Cr元素在產物中的化合價為a價，根據電子轉移守恒，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，Cr元素的化合價從+3升高到了+6價，所以需要加入氧化劑，故答案為：氧化．

點評：本題考查較為綜合，涉及實驗操作、離子方程式的書寫、電子守恒的計算等，題目難度中等，解答本題，要充分把握題給信息，牢固掌握物質的性質．