Question

5．鉻（Cr）位于元素周期表中第四周期VIB族，化合價(jià)可以是0→+6的整數(shù)價(jià)態(tài)．請(qǐng)根據(jù)如下轉(zhuǎn)化關(guān)系圖回答問題：

（1）某鉻的化合物的化學(xué)式為Na₃CrO₈，其結(jié)構(gòu)可表示為，則Cr的化合價(jià)為+5，其中含有的化學(xué)鍵有離子鍵、共價(jià)鍵．
（2）反應(yīng)①中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：3．
（3）根據(jù)反應(yīng)②③，寫出Cr（OH）₃的電離方程式Cr（OH）₃?H₂O+CrO₂^-+H⁺．在含Cr³⁺、Fe³⁺的混合溶液中，使用NaOH溶液和鹽酸，可將這兩種離子相互分離，在涉及的過濾操作中，上述兩種離子的存在形式分別是CrO₂^-、Fe（OH）₃．
（4）反應(yīng)④的離子方程式為2CrO₂^-+3Cl₂+8OH^-=2CrO₄^2-+6Cl^-+4H₂O．
（5）目前處理酸性Cr₂O₇^2-廢水多采用鐵氧磁體法．該法是向廢水中加入FeSO₄•7H₂O將Cr₂O₇^2-還原成Cr³⁺，調(diào)節(jié)pH，F(xiàn)e、Cr轉(zhuǎn)化成相當(dāng)于Fe ^II[Fe^Ⅲ_xCr^Ⅲ_（2-x）]O₄（鐵氧磁體，羅馬數(shù)字表示元素價(jià)態(tài)）的沉淀．處理1molCr₂O₇^2-，需加入amolFeSO₄•7H₂O，下列結(jié)論正確的是D．
A．x=0.5，a=8        B．x=0.5，a=10       C．x=1.5，a=8       D．x=1.5，a=10．

Answer 1

分析 Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)氧化性，在酸性溶液中能將H₂O₂氧化為O₂，的硫酸鉻，溶液中加入氫氧化鈉生成氫氧化鉻，繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鉻溶解得到NaCrO₂，類似于氫氧化鋁的性質(zhì)，在NaCrO₂溶液中通入氯氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Na₂CrO₄，加入硫酸轉(zhuǎn)化為Na₂Cr₂O₇，
（1）根據(jù)化合物化合價(jià)代數(shù)和為0結(jié)合陰離子結(jié)構(gòu)為解答；
（2）反應(yīng)①重鉻酸鈉在酸性溶液中和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鉻，過氧化氫被氧化生成氧氣，結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子守恒和化學(xué)方程式定量關(guān)系就是得到一件和還原劑物質(zhì)的量之比；
（3）根據(jù)反應(yīng)②③，可知Cr（OH）₃可以和強(qiáng)堿反應(yīng)，生成NaCrO₂，說明Cr（OH）₃顯示弱酸性，存在一步電離，從反應(yīng)③可以看出，Cr（OH）₃可以與NaOH溶液反應(yīng)生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺時(shí)，可以加入過量的NaOH溶液，使Cr³⁺轉(zhuǎn)化為CrO，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)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；
（4）步驟⑤中，Cr元素的化合價(jià)從+3升高到了+6價(jià)，所以需要加入氧化劑Cl₂，在堿性溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（5）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等，再結(jié)合原子守恒進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）因?yàn)榛�合物化合價(jià)代數(shù)和為0，又化學(xué)式Na₃CrO₈中陰離子結(jié)構(gòu)可表示為，則氧為-1價(jià)，鈉為+1價(jià)，所以鉻為+5，化合物中含有化學(xué)鍵類型為離子鍵、共價(jià)鍵，
故答案為：+5；離子鍵、共價(jià)鍵；
（2）H₂O₂既具有氧化性，又具有還原性；Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)氧化性，能將H₂O₂氧化為O₂，反應(yīng)中+6價(jià)Cr元素被還原為+3價(jià)，離子反應(yīng)為Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O，氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為1：3，
故答案為：1：3；
（3）根據(jù)反應(yīng)②③，可知Cr（OH）₃可以和強(qiáng)堿反應(yīng)，生成NaCrO₂，說明Cr（OH）₃顯示弱酸性，存在一步電離，電離方程式為：Cr（OH）₃?H₂O+CrO₂^-+H⁺，從反應(yīng)③可以看出，Cr（OH）₃可以與NaOH溶液反應(yīng)生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺時(shí)，可以加入過量的NaOH溶液，使Cr³⁺轉(zhuǎn)化為CrO，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)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：Cr（OH）₃?H₂O+CrO₂^-+H⁺；CrO₂^-；Fe（OH）₃；　
（4）步驟⑤中，Cr元素的化合價(jià)從+3升高到了+6價(jià)，所以需要加入氧化劑Cl₂，在堿性溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鉻元素化合價(jià)+3價(jià)變化為+6價(jià)，氯元素化合價(jià)0價(jià)變化為-1價(jià)，結(jié)合電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平書寫離子方程式為：2CrO₂^-+3Cl₂+8OH^-=2CrO₄^2-+6Cl^-+4H₂O，
故答案為：2CrO₂^-+3Cl₂+8OH^-=2CrO₄^2-+6Cl^-+4H₂O；
（5）處理1mol Cr₂O₇^2-，需加入a mol FeSO₄•7H₂O，根據(jù)鉻原子守恒得，1mol Cr₂O₇2-完全反應(yīng)后生成 $\frac{2}{2-x}$molFe^Ⅱ[Fe^Ⅲ_x•Cr^Ⅲ_2-x]O₄，根據(jù)鐵原子守恒得amol=$\frac{2（1+x）}{2-x}$mol①，該反應(yīng)中得失電子數(shù)相等，1mol×2×3=$\frac{2}{2-x}$mol×（3-2）×x，解得x=1.5，將x=1.5代入①得a=10，
故答案為：D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及實(shí)驗(yàn)操作、離子方程式的書寫、電子守恒的計(jì)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(zhì)的性質(zhì)．