Question

9．鉻是人體必需的微量元素，它與脂類代謝有密切聯(lián)系，但鉻過量會(huì)引起污染，危害人類健康．
（1）不同價(jià)態(tài)的鉻毒性不同，三價(jià)鉻對(duì)人體幾乎無毒，六價(jià)鉻的毒性約為三價(jià)鉻的100倍．電鍍廠產(chǎn)生的鍍銅廢水中往往含有一定量的Cr₂O₇^2-，處理該廢水常用的流程如圖1所示：

Na₂S₂O₃在此過程中表現(xiàn)還原性．若向含Cr³⁺的廢水中加入過量NaOH溶液，會(huì)得到NaCrO₂溶液，NaCrO₂中Cr元素的化合價(jià)為+3價(jià)，反應(yīng)的離子方程式為Cr³⁺+4OH^-=CrO₂^-+2H₂O．
（2）交警常用一種“酒精檢測(cè)儀”檢測(cè)司機(jī)是否酒后駕車．其反應(yīng)原理如下，請(qǐng)配平該反應(yīng)方程式：2CrO₃+3CH₃CH₂OH+3H₂SO₄-1CH₃CHO+3Cr₂（SO₄）₃+6H₂O
（3）已知存在平衡：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．向K₂Cr₂O₇溶液中加入Ba（NO₃）₂和Pb（NO₃）₂溶液，可析出BaCrO₄和PbCrO₄兩種沉淀，反應(yīng)的離子方程式為Cr₂O₇^2-+H₂O+2Ba²⁺=2BaCrO₄↓+2H⁺（任意寫出其中一種即可）．
此時(shí)溶液中c（Pb²⁺）：c（Ba²⁺）=2.2×10^-3．
已知Ksp（BaCrO₄）=1.25×10^-10；Ksp（PbCrO₄）=2.75×10^-13
（4）工業(yè)上以鉻酸鉀（K₂CrO₄）為原料，采用電化學(xué)法制備K₂Cr₂O₇，制備裝置如圖2所示（陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過）．通電后陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^ˉ-4e^-=O₂↑+2H₂O）．請(qǐng)結(jié)合方程式解釋反應(yīng)一段時(shí)間后，在陰極室得到濃KOH溶液的原因陰極室發(fā)生反應(yīng)2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^ˉ，c（OH^ˉ）增大；K⁺穿過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室，與OH^ˉ共同得到KOH．

Answer 1

分析 （1）Na₂S₂O₃與六價(jià)鉻發(fā)生氧化還原反應(yīng)將六價(jià)的還原成+3價(jià)，所以Na₂S₂O₃是還原劑，NaCrO₂中Cr元素的化合價(jià)為+3價(jià)，向含Cr³⁺的廢水中加入過量NaOH溶液，反應(yīng)方程式為：Cr³⁺+4OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
（2）該反應(yīng)中Cr元素化合價(jià)由+6價(jià)變?yōu)?3價(jià)，C₂H₅OH中C元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?1價(jià)，得電子的化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑、失電子化合價(jià)升高的反應(yīng)物是還原劑，其轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為6，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等、原子守恒配平方程式；
（3）加入Ba（NO₃）₂和Pb（NO₃）₂溶液，平衡：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以反應(yīng)的離子方程式為Cr₂O₇^2-+H₂O+2Ba²⁺=2BaCrO₄↓+2H⁺（或Cr₂O₇^2-+H₂O+2Pb²⁺=2PbCrO₄↓+2H⁺，$\frac{c（P^{2+}）}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{{K}_{sp}（PbCr{O}_{4}）}{{K}_{sp}（BaCr{O}_{4}）}$，由此分析解答；
（4）陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極室發(fā)生反應(yīng)2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，c（OH^-）增大；K⁺穿過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室．

解答 解：（1）Na₂S₂O₃與六價(jià)鉻發(fā)生氧化還原反應(yīng)將六價(jià)的還原成+3價(jià)，所以Na₂S₂O₃是還原劑，NaCrO₂中Cr元素的化合價(jià)為+3價(jià)，向含Cr³⁺的廢水中加入過量NaOH溶液，反應(yīng)方程式為：Cr³⁺+4OH^-=CrO₂^-+2H₂O，故答案為：還原；+3；Cr³⁺+4OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
（2）該反應(yīng)中Cr元素化合價(jià)由+6價(jià)變?yōu)?3價(jià)，C₂H₅OH中C元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?1價(jià)，轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為6，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等知，CrO₃的計(jì)量數(shù)是2，C₂H₅OH的計(jì)量數(shù)是3，再結(jié)合原子守恒配平方程式為：2CrO₃+3C₂H₅OH+3H₂SO₄=Cr₂（SO₄）₃+3CH₃CHO+6H₂O，
故答案為：2；3；3；1；3；6；
（3）加入Ba（NO₃）₂和Pb（NO₃）₂溶液，平衡：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以反應(yīng)的離子方程式為Cr₂O₇^2-+H₂O+2Ba²⁺=2BaCrO₄↓+2H⁺（或Cr₂O₇^2-+H₂O+2Pb²⁺=2PbCrO₄↓+2H⁺，$\frac{c（P^{2+}）}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{{K}_{sp}（PbCr{O}_{4}）}{{K}_{sp}（BaCr{O}_{4}）}$=$\frac{2.75×1{0}^{-13}}{1.25×1{0}^{-10}}$=2.2×10^-3，
故答案為：Cr₂O₇^2-+H₂O+2Ba²⁺=2BaCrO₄↓+2H⁺；2.2×10^-3；
（4）陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極室發(fā)生反應(yīng)2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，c（OH^-）增大；K⁺穿過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室，
故答案為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺（或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O）；陰極室發(fā)生反應(yīng)2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，c（OH^-）增大；K⁺穿過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室，與OH^-共同得到KOH．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離與提純方法及其綜合應(yīng)用用，題目難度中等，涉及難溶電解質(zhì)的溶解平衡、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算以及化學(xué)方程式的書寫、沉淀溶解平衡的理解與計(jì)算等知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>