Question

18．鉻化學(xué)豐富多彩，無(wú)論是鉻單質(zhì)還是含鉻化合物，在生產(chǎn)和科學(xué)研究中都具有重要的價(jià)值，請(qǐng)根據(jù)相關(guān)信息回答下列問(wèn)題．
（1）在下圖裝置中，觀(guān)察到圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無(wú)色氣泡，而圖2裝置中銅電極上無(wú)氣體產(chǎn)生，鉻電極附近產(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）Cr（OH）₃和Al（OH）₃類(lèi)似，也是兩性氫氧化物，在水中存在酸式和堿式電離平衡，其酸式電離方程式是Cr（OH）₃?H⁺+CrO₂^-+H₂O；
（3）酒后駕車(chē)是引發(fā)交通事故的重要原因．交警對(duì)駕駛員進(jìn)行呼氣酒精檢測(cè)的原理是：橙色的K₂Cr₂O₇酸性水溶液遇乙醇迅速生成藍(lán)綠色Cr³⁺．反應(yīng)原理為：
K₂Cr₂O₇+C₂H₅OH+H₂SO₄一K₂SO₄+Cr₂（SO₄）₃+CH₃COOH+H₂O
請(qǐng)寫(xiě)出其配平后的離子方程式2Cr₂O₇^2-+3C₂H₅OH+16H⁺=4Cr³⁺+3CH₃COOH+11H₂O，
當(dāng)反應(yīng)中有0.03mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，被氧化的乙醇有0.0075mol；
（4）工業(yè)上凈化處理鉻污染方法之一是：將含K₂Cr₂O₇酸性廢水放入電解槽內(nèi)，加入適量的NaCl，以Fe和石墨為電極進(jìn)行電解．經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，生成Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀除去（已知K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）．
①在裝置中應(yīng)該用鐵（填材料名稱(chēng)）做電解池的陽(yáng)極，陰極上電極反應(yīng)為2H⁺+2e-=H₂↑，
②已知電解后的溶液中c（Fe³⁺）為2.0×10^-13mol/L，則溶液中c（Cr³⁺）為3×10^-6mol/L．

Answer 1

分析 （1）圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無(wú)色氣泡，說(shuō)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(wú)氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量有色氣體，說(shuō)明Cr和硝酸能產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象；
（2）類(lèi)比Al（OH）₃的酸式電離進(jìn)行書(shū)寫(xiě)；
（3）根據(jù)電子得失守恒，配平相關(guān)系數(shù)，方程式為：2K₂Cr₂O₇+3CH₃CH₂OH+8H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃COOH+2K₂SO₄+11H₂O，然后書(shū)寫(xiě)離子方程式；反應(yīng)中Cr元素的化合價(jià)降低，乙醇中C元素的化合價(jià)升高，結(jié)合元素化合價(jià)的變化分析電子轉(zhuǎn)移數(shù)，從而確定被氧化的乙醇的物質(zhì)的量以此來(lái)解答；
（4）①陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生亞鐵離子，所以電極材料為鐵；陰極上電極反應(yīng)為是氫離子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣；
②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⁺）．

解答 解：（1）圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無(wú)色氣泡，說(shuō)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(wú)氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量有色氣體，說(shuō)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）Cr（OH）₃和Al（OH）₃類(lèi)似，由Al（OH）₃的酸式電離可知，Cr（OH）₃的酸式電離方程式是：Cr（OH）₃?H⁺+CrO₂^-+H₂O，
故答案為：Cr（OH）₃?H⁺+CrO₂^-+H₂O；
（3）根據(jù)電子得失守恒，配平相關(guān)系數(shù)，方程式為：2K₂Cr₂O₇+3CH₃CH₂OH+8H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃COOH+2K₂SO₄+11H₂O，所以離子方程為：2Cr₂O₇^2-+3C₂H₅OH+16H⁺=4Cr³⁺+3CH₃COOH+11H₂O，反應(yīng)中Cr元素的化合價(jià)降低，K₂Cr₂O₇是氧化劑，氧化劑被還原得到還原產(chǎn)物，則Cr₂（SO₄）₃為還原產(chǎn)物；乙醇中C元素的化合價(jià)升高，乙醇是還原劑，還原劑具有還原性；K₂Cr₂O₇中Cr元素從+6價(jià)降低到+3價(jià)，則1mol氧化劑轉(zhuǎn)移6mol電子，被氧化的CH₃CH₂OH為1.5mol，所以0.03mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，被氧化的乙醇的量為0.0075mol，
故答案為：2Cr₂O₇^2-+3C₂H₅OH+16H⁺=4Cr³⁺+3CH₃COOH+11H₂O；0.0075；
（4）①陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生亞鐵離子，所以電極材料為鐵；陰極上電極反應(yīng)為是氫離子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，所以陰極的電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e-=H₂↑，
故答案為：鐵；2H⁺+2e-=H₂↑；
②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．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氧化還原反應(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．