Question

20．重鉻酸鉀又名紅礬鉀，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的一種重要分析試劑．工業(yè)上以鉻酸鉀（K₂CrO₄）為原料，采用電化學(xué)法制備重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）．制備裝置如圖所示（陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過）：
制備原理：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）制備過程總的離子方程式可表示為4CrO₄^2-+4H₂O═2Cr₂O₇^2-+4OH^-+2H₂↑+O₂↑，通電后陽(yáng)極室產(chǎn)生的現(xiàn)象為陽(yáng)極產(chǎn)生無(wú)色氣體，溶液由黃色逐漸變?yōu)槌壬�，其電極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O 或2H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺．
（2）若實(shí)驗(yàn)開始時(shí)在右室中加入0.2mol K₂CrO₄，t分鐘后測(cè)得右室中K與Cr的物質(zhì)的量之比為3：2，則溶液中K₂CrO₄和K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量之比為2：1．

Answer 1

分析 （1）電解時(shí)，陽(yáng)極上OH^-放電生成生成O₂，同時(shí)陽(yáng)極附近有H⁺生成，導(dǎo)致溶液呈酸性，酸性條件下發(fā)生反應(yīng)2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，導(dǎo)致溶液由黃色轉(zhuǎn)化為橙色；
（2）電解過程中陽(yáng)極附近有氫離子生成，左室中的鉀離子通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入右室，導(dǎo)致右室中鉀原子物質(zhì)的量增大，根據(jù)Cr原子守恒進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）電解時(shí)，陽(yáng)極上OH^-放電生成生成O₂，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O 或2H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺；同時(shí)陽(yáng)極附近有H⁺生成，導(dǎo)致溶液呈酸性，酸性條件下發(fā)生反應(yīng)2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，導(dǎo)致溶液由黃色轉(zhuǎn)化為橙色，所以看到的現(xiàn)象是陽(yáng)極產(chǎn)生無(wú)色氣體，溶液由黃色逐漸變?yōu)槌壬��?br />故答案為：陽(yáng)極產(chǎn)生無(wú)色氣體，溶液由黃色逐漸變?yōu)槌壬��?OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O 或2H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺；
（2）電解過程中陽(yáng)極附近有氫離子生成，左室中的鉀離子通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入右室，導(dǎo)致右室中鉀原子物質(zhì)的量增大，開始時(shí)在右室中加入0.2mol K₂CrO₄，t分鐘后測(cè)得右室中K與Cr的物質(zhì)的量之比為3：2，根據(jù)Cr原子守恒知，則t分鐘后K、Cr的物質(zhì)的量分別是0.3mol、0.2mol，
設(shè)溶液中K₂CrO₄和K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量分別是xmol、ymol，
則$\left\{\begin{array}{l}{2x+2y=0.3}\\{x+2y=0.2}\end{array}\right.$
解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.1}\\{y=0.05}\end{array}\right.$，
所以溶液中K₂CrO₄和K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量之比=0.1mol：0.05mol=2：1，
故答案為：2：1．

點(diǎn)評(píng) 本題以電解原理為載體考查化學(xué)平衡影響因素、物質(zhì)的量的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，知道電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向，題目難度不大．