Question

13．鉻元素及其化合物在生產(chǎn)、生活中具有廣泛的用途．
（1）在常溫下，鉻能緩慢與稀硫酸反應(yīng)，生成藍(lán)色溶液．其金屬性比銅強(qiáng)（填“強(qiáng)”或“弱”）
（2）Cr（OH）₃和Al（OH）₃性質(zhì)類似，則Cr（OH）₃與KOH反應(yīng)的離子方程式為Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O．
（3）工業(yè)上凈化處理鉻污染的可用電解法．將含K₂Cr₂O₇酸性廢水放入電解槽內(nèi)，加入適量的NaCl，以Fe作陽極和石墨作陰極進(jìn)行電解．經(jīng)過一段時(shí)間后，溶液中Cr和Fe轉(zhuǎn)化為Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀除去．
①寫出陰極的電極反應(yīng)式：2H⁺+2e^-=H₂↑．
②溶液中Fe、Cr元素最終轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀除去，原理為陽極Fe-2e^-=Fe²⁺，6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6 Fe³⁺+2 Cr³⁺+7 H₂O，消耗H⁺，同時(shí)陰極H⁺放電，c（OH^-）增大，F(xiàn)e³⁺、Cr³⁺結(jié)合OH^-轉(zhuǎn)化為沉淀（用離子方程式和必要的文字說明）．
③電解后的溶液中c（Fe³⁺）為2.0×10^-13 mol•L^-1，則溶液中c（Cr³⁺）為3×10^-6mol•L^-1（已知K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）．
（4）CrO₃具有強(qiáng)氧化性，可用于查處酒駕，原理是在酸性條件下能將乙醇氧化成乙酸，CrO₃被還原成綠色的硫酸鉻[Cr₂（SO₄）₃]，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃CO0H+9H₂O．
（5）CrO₃的熱穩(wěn)定性較差，加熱時(shí)逐步分解，其固體殘留率（$\frac{固體樣品剩余質(zhì)量}{固體樣品初始質(zhì)量}$×100%）隨溫度的變化如右圖所示，則B點(diǎn)時(shí)剩余固體的成分是Cr₂O₃（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 （1）銅排在金屬活動(dòng)性順序表中H的后面，不能與硫酸反應(yīng)，據(jù)此解答即可；
（2）氫氧化鋁與氫氧化鉀反應(yīng)生成偏鋁酸鉀和水，據(jù)此書寫；
（3）①陰極上是陽離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，據(jù)此書寫電極反應(yīng)；
②Fe³⁺、Cr³⁺在水溶液中會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，當(dāng)溶液的堿性達(dá)到一定程度就會(huì)生成氫氧化物沉淀；
③根據(jù)電解后溶液中c（Fe³⁺），由K_sP[Fe（OH）₃]計(jì)算溶液中c（OH^-），再根據(jù)K_sP[Cr（OH）₃]計(jì)算溶液中c（Cr³⁺）；
（4）根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等以及原子守恒來解答；
（5）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在變化過程中，Co的質(zhì)量沒有變，求出氧原子和鉻原子的個(gè)數(shù)比即可．

解答 解：（1）在常溫下，鉻能緩慢與稀硫酸反應(yīng)，而Cu不能與稀硫酸反應(yīng)，說明Cr金屬活潑性較強(qiáng)，故答案為：強(qiáng)；
（2）Cr（OH）₃和Al（OH）₃類似，氫氧化鋁與氫氧化鉀反應(yīng)生成偏鋁酸鉀和水，故Cr（OH）₃與KOH反應(yīng)生成KCrO₂，離子反應(yīng)方程式為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，
故答案為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
（3）①用Fe為電極進(jìn)行電解，陽極是活潑電極，則電極本身發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即Fe-2e^-═Fe²⁺，陰極上是陽離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；
②在電解池的陽極：Fe-2e^-═Fe²⁺，Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為2Cr³⁺，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，Cr₂O₇^2-與Fe²⁺反應(yīng)的過程中，將消耗大量的H⁺，使溶液pH上升，促使Fe³⁺、Cr³⁺水解并最終轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃、Cr（OH）₃沉淀，
故答案為：陽極Fe-2e^-=Fe²⁺，6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，消耗H⁺，同時(shí)陰極H⁺放電，c（OH^-）增大，F(xiàn)e³⁺、Cr³⁺結(jié)合OH^-轉(zhuǎn)化為沉淀；
③電解后溶液中c（Fe³⁺）=2.0×10^-13mol/L，則溶液中c³（OH^-）=$\frac{4×1{0}^{-38}}{2×1{0}^{-13}}$mol/L=2×10^-25mol/L，故溶液中c（Cr³⁺）=$\frac{6×1{0}^{-31}}{2×1{0}^{-25}}$mol/L=3×10^-6mol/L，
故答案為：3×10^-6；
（4）CrO₃具有強(qiáng)氧化性，遇到有機(jī)物（如酒精）時(shí)，乙醇被氧化成乙酸，碳的平均化合價(jià)從-2價(jià)升高到0，1個(gè)乙醇化合價(jià)變化4，CrO₃被還原成綠色的硫酸鉻[Cr₂（SO₄）₃]，鉻的化合價(jià)從+6價(jià)降低到+3價(jià)，1個(gè)CrO₃化合價(jià)變化3，兩者的最小公倍數(shù)是12，再根據(jù)原子守恒得：4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃CO0H+9H₂O，
故答案為：4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃CO0H+9H₂O；
（5）設(shè)CrO₃的質(zhì)量為100g，則CrO₃中鉻元素的質(zhì)量為：100g×$\frac{52}{52+16×3}$=52g，B點(diǎn)時(shí)固體的質(zhì)量為：100g×76%=76g，Co的質(zhì)量沒有變，所以生成物中Co的質(zhì)量為52g，氧元素的質(zhì)量為16，兩者的個(gè)數(shù)比為$\frac{52}{52}$=2：3，所以B點(diǎn)時(shí)剩余固體的成分是Cr₂O₃，
故答案為：Cr₂O₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了離子方程式和電極反應(yīng)式的書寫，注意（5）題中，在變化過程中，Co的質(zhì)量沒有變，是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．