Question

5．鉻化學(xué)豐富多彩，由于鉻光澤度好，常將鉻鍍?cè)谄渌�金屬表面，同鐵、鎳組成各種性能的不銹鋼，CrO₃大量地用于電鍍工業(yè)中．
（1）在如圖裝置中，觀察到圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡，而圖 2裝置中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量有色氣體．根據(jù)上述現(xiàn)象試推測(cè)金屬鉻的兩個(gè)重要化學(xué)性質(zhì)金屬鉻的活動(dòng)性比銅強(qiáng)，能和稀硫酸反應(yīng)生成 H₂、金屬鉻易被稀硝酸鈍化．

（2）CrO₃具有強(qiáng)氧化性，遇到有機(jī)物（如酒精）時(shí)，猛烈反應(yīng)以至著火，若該過程中乙醇被氧化成乙酸，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+3CH₃CH₂OH+12H⁺═4Cr³⁺+3CH₃COOH+9H₂O．
（3）CrO₃的熱穩(wěn)定性較差，加熱時(shí)逐步分解，其固體殘留率隨溫度的變化如圖3所示．
①A 點(diǎn)時(shí)剩余固體的成分是Cr₃O₈（填化學(xué)式）．
②從開始加熱到 750K 時(shí)總反應(yīng)方程式為4CrO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑．
（4）CrO₃和 K₂Cr₂O₇均易溶于水，這是工業(yè)上造成鉻污染的主要原因．凈化處理方法之一是將含+6價(jià) Cr 的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽極，加入適量的NaCl進(jìn)行電解：陽極區(qū)生成的Fe²⁺和Cr₂O₇^2-發(fā)生反應(yīng)，生成的Fe³⁺和Cr³⁺在陰極區(qū)與OH^-結(jié)合生成 Fe（OH）₃ 和Cr（OH）₃沉淀除去[已知 K_spFe（OH）₃=4.0×10^-38，K_spCr（OH）₃=6.0×10^-31]．
①電解過程中 NaCI 的作用是增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力．
②已知電解后的溶液中c（Fe³⁺）為2.0×10^-13 mol•L^-1，則溶液中c（Cr³⁺）為3.0×10ˉ⁶ mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡，說明Cr的活潑性大于Cu，能和稀硫酸反應(yīng)生成H₂；而圖2裝置中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量有色氣體，說明Cr和硝酸能產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象；
（2）根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等以及原子守恒來解答；
（3）①根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在變化過程中，Cr的質(zhì)量沒有變，求出氧原子和鉻原子的個(gè)數(shù)比即可；
②先求出B的固體的成分，再利用原子守恒寫出方程式；
（4）①NaCl為電解質(zhì)，加入適量的NaCl可增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力；
②先根據(jù)KspFe（OH）₃和c（Fe³⁺）求出c（OH^-），然后再根據(jù)c（OH^-）和KspCr（OH）₃求出c（Cr³⁺）．

解答 解：（1）圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡，說明Cr的活潑性大于Cu，能和稀硫酸反應(yīng)生成 H₂；而圖 2裝置中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量有色氣體，說明Cr和硝酸能產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，
故答案為：金屬鉻的活動(dòng)性比銅強(qiáng)，能和稀硫酸反應(yīng)生成 H₂；金屬鉻易被稀硝酸鈍化；
（2）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+3CH₃CH₂OH+12H⁺═4Cr³⁺+3CH₃COOH+9H₂O，
故答案為：4CrO₃+3CH₃CH₂OH+12H⁺═4Cr³⁺+3CH₃COOH+9H₂O；
（3）①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，A點(diǎn)時(shí)固體的質(zhì)量為：100g×94.67%=94.67g，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42.67g，兩者的個(gè)數(shù)比為$\frac{52}{52}$：$\frac{42.67}{16}$=3：8，所以A點(diǎn)時(shí)剩余固體的成分是Cr₃O₈，故答案為：Cr₃O₈；
②B點(diǎn)時(shí)固體的質(zhì)量為：100g×76%=76g，Cr的質(zhì)量沒有變，所以生成物中Cr的質(zhì)量為52g，氧元素的質(zhì)量為16，兩者的個(gè)數(shù)比為$\frac{52}{52}$：$\frac{24}{16}$=2：3，所以B點(diǎn)時(shí)剩余固體的成分是Cr₂O₃，所以加熱到 750K 時(shí)成分是Cr₂O₃，則反應(yīng)方程式為：4CrO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑，
故答案為：4CrO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑；
（4）①因NaCl為電解質(zhì)，加入適量的NaCl可增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力，故答案為：增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力；
②溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2.0×1{0}^{-13}}}$mol/L=$\root{3}{2.0×1{0}^{-25}}$mol/L，則溶液中c（Cr³⁺）=$\frac{{K}_{sp}[Cr（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{2.0×1{0}^{-25}}$=3.0×10ˉ⁶mol/L，
故答案為：3.0×10ˉ⁶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池、電解池的工作原理，以及氧化還原反應(yīng)、Ksp的有關(guān)計(jì)算，以及圖象分析，題目難度中等，注意對(duì)圖象的分析和數(shù)據(jù)的處理．