Question

6．鉻主要以鐵合金（如鉻鐵）形式用于生產(chǎn)不銹鋼及各種合金鋼，鉻元素形成的化合物很多，常見的有Cr₂O₃、CrCl₃、H₂CrO₄，、H₂Cr₂O₇等，請回答下列問題：
（一）工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大危害，必須進(jìn)行處理．常用的處理方法有兩種．
方法1：還原沉淀法，該法的工藝流程為：
CrO₄^2-$→_{①轉(zhuǎn)化}^{H+}$Cr₂O₇^2-$→_{②}^{Fe_{2}+}$Cr³⁺$→_{③沉淀}^{OH-}$Cr（OH）₃↓
（1）第②步中用亞鐵離子還原0.6molCr₂O₇^2-，至少需要亞鐵離子的物質(zhì)的量為3.6mol．
方法2：電解法．該法用Fe做電極電解Cr₂O₇^2-的酸性廢水，隨著電解進(jìn)行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr（OH）₃沉淀．
（2）陰極附近溶液pH升高的原因是（用電極反應(yīng)解釋）2H⁺+2e^-=H₂↑，溶液中同時生成的沉淀還有Fe（OH）₃（填化學(xué)式）
（二）三氯化鉻易升華，在高溫下能被氧氣氧化，制三氯化鉻的流程如下：

（3）重鉻酸銨分解產(chǎn)生的三氧化二鉻（Cr₂O₃難溶于水）需用蒸餾水洗滌，如何用簡單方法判斷其已洗滌干凈最后一次洗滌的流出液呈無色．
（4）已知CCl₄沸點為76.8℃，為保證穩(wěn)定的CCl₄氣流，適宜的加熱方式是水浴加熱（并用溫度計指示溫度）．
（5）用如圖裝置制備CrCl₃時，反應(yīng)管中發(fā)生的主要反應(yīng)有：Cr₂O₃+3CCl₄→2CrCl₃+3COCl₂，向三頸燒瓶中通入N₂的作用之一是鼓氣使反應(yīng)物進(jìn)入管式爐中進(jìn)行反應(yīng)；另一個作用是趕盡體系中的氧氣．
（6）Cr對環(huán)境會造成嚴(yán)重的污染，廢水中的Cr³⁺可用石灰乳進(jìn)行沉降，寫出沉降的離子方程式2Cr³⁺+3Ca（OH）₂=2Cr（OH）₃↓+3Ca²⁺．

Answer 1

分析 （一）（1）在氧化還原反應(yīng)中，化合價升高值=化合價降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)來計算；
（2）溶液PH升高的原因是溶液中氫離子濃度減少，即氫離子在陰極得電子，PH升高，氫氧根離子濃度增大，離子濃度冪的乘積大于溶度積，所以金屬陽離子會生成氫氧化物沉淀；
（二）（NH₄）₂Cr₂O₇經(jīng)分解后可得到Cr₂O₃，經(jīng)溶解、過濾、洗滌、干燥后與CCl₄在氮氣環(huán)境中反應(yīng)可生成CrCl₃，其中通入氮氣，可趕盡體系中的氧氣，結(jié)合題目要求可解答該題．

解答 解：（一）（1）還原1molCr₂O₇^2-離子，鉻元素化合價從+6價降到+3價，共得到電子6mol，亞鐵離子被氧化為+3價，得到6mol電子，所以還原0.6molCr₂O₇^2-離子，需要3.6mol的FeSO₄•7H₂O，及3.6mol的亞鐵離子，
故答案為：3.6；
（2）在陰極附近溶液pH升高的原因是水電離產(chǎn)生的H⁺放電生成H₂：2H⁺+2e^-═H₂↑；同時大量產(chǎn)生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也將轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；Fe（OH）₃；
（二）（NH₄）₂Cr₂O₇經(jīng)分解后可得到Cr₂O₃，經(jīng)溶解、過濾、洗滌、干燥后與CCl₄在氮氣環(huán)境中反應(yīng)可生成CrCl₃，其中通入氮氣，可趕盡體系中的氧氣，
（3）因為（NH₄）₂Cr₂O₇顯桔紅色，最后一次洗滌的流出液呈無色，說明洗滌干凈，
故答案為：最后一次洗滌的流出液呈無色；
（4）因為CCl₄沸點為76.8℃，溫度比較低，因此保證穩(wěn)定的CCl₄氣流，可以通過水浴加熱來控制其流量，并用溫度計指示溫度，
故答案為：水浴加熱（并用溫度計指示溫度）；
（5）反應(yīng)中通入氮氣，可將氧氣排除，防止CrCl₃被氧化，且在反應(yīng)后繼續(xù)通入氮氣，可鼓氣使反應(yīng)物進(jìn)入管式爐中進(jìn)行反應(yīng)，
故答案為：趕盡體系中的氧氣；
（6）Cr³⁺可與石灰乳反應(yīng)生成Cr（OH）₃，反應(yīng)的離子方程式為2Cr³⁺+3Ca（OH）₂=2Cr（OH）₃↓+3Ca²⁺，
故答案為：2Cr³⁺+3Ca（OH）₂=2Cr（OH）₃↓+3Ca²⁺．

點評 本題主要考查了鉻及其化合物的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)知識等內(nèi)容，考查學(xué)生對的實驗方案原理的理解與評價，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，題目難度較大，理清實驗原理是關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力想考查，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識．