Question

8．CrO₃主要用于電鍍工業(yè)，做自行車、儀表等日用五金電鍍鉻的原料．CrO₃具有強(qiáng)氧化性，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1所示．
請回答下列問題：
（1）B點(diǎn)時(shí)剩余固體的化學(xué)式是Cr₂O₃．
（2）加熱至A點(diǎn)時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為6CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₃O₈+O₂↑．
（3）CrO₃具有兩性，寫出CrO₃溶解于KOH溶液的反應(yīng)化學(xué)方程式CrO₃+2KOH=K₂CrO₄+H₂O．
（4）三氧化鉻還用于交警的酒精測試儀，以檢查司機(jī)是否酒后駕車，若反應(yīng)后紅色的CrO₃變?yōu)榫G色的Cr₂（SO₄）₃，酒精被完全氧化為CO₂，則其離子方程式為4CrO₃+C₂H₅OH+12H⁺=4Cr³⁺+2CO₂↑+9H₂O．
（5）由于CrO₃和K₂Cr₂O₇均易溶于水，所以電鍍廢水的排放是造成鉻污染的主要原因，某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽級，槽中盛放含鉻廢水，原理示意圖如圖2：
①A為電源正極，陽極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
②已知電解后陽極區(qū)溶液中c（Fe³⁺）為2.0×10^-13mol•L^-1，則c（Cr³⁺）濃度為3.0×10^-6．（已知K_sP[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38；K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）

Answer 1

分析 （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，計(jì)算B中Cr、O原子質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算計(jì)算氧原子和鉻原子的個(gè)數(shù)比確定化學(xué)式；
（2）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，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94.67g-52g=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，同時(shí)生成氧氣；
（3）CrO₃與KOH反應(yīng)生成與K₂CrO₄與水；
（4）由題目信息可知，酸性條件下，CrO₃和C₂H₅OH發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cr₂（SO₄）₃和CO₂，由元素守恒可知有水生成，配平書寫離子方程式；
（5）①由圖可知，酸性條件，右側(cè)生成氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極區(qū)，左側(cè)為陽極區(qū)，F(xiàn)e離子放電生成Fe²⁺，左側(cè)得到幾乎不含+6鉻的水，生成的Fe²⁺與Cr₂O₇^2-在酸性要進(jìn)行應(yīng)生成Cr³⁺與Fe²⁺與水；
②根據(jù)K_sP[Fe（OH）₃]及鐵離子濃度計(jì)算c（OH^-），再根據(jù)K_sp[Cr（OH）₃]計(jì)算c（Cr³⁺）．

解答 解：（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，B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元素的質(zhì)量為52g，氧元素的質(zhì)量為76g-52g=24g，Cr、O原子個(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，故答案為：Cr₂O₃；
（2）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，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94.67g-52g=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，同時(shí)生成氧氣，反應(yīng)方程式為6CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₃O₈+O₂↑，
故答案為：6CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₃O₈+O₂↑；
（3）CrO₃溶解于KOH溶液，反應(yīng)生成與K₂CrO₄與水，反應(yīng)方程式為：CrO₃+2KOH=K₂CrO₄+H₂O，故答案為：CrO₃+2KOH=K₂CrO₄+H₂O；
（4）由題目信息可知，酸性條件下，CrO₃和C₂H₅OH發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cr₂（SO₄）₃和CO₂，由元素守恒可知有水生成，反應(yīng)離子方程式為：4CrO₃+C₂H₅OH+12H⁺=4Cr³⁺+2CO₂↑+9H₂O，
故答案為：4CrO₃+C₂H₅OH+12H⁺=4Cr³⁺+2CO₂↑+9H₂O；
（5）①由圖可知，酸性條件，右側(cè)生成氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極區(qū)，左側(cè)為陽極區(qū)，A為電源的正極，F(xiàn)e離子放電生成Fe²⁺，左側(cè)得到幾乎不含+6鉻的水，生成的Fe²⁺與Cr₂O₇^2-在酸性要進(jìn)行應(yīng)生成Cr³⁺與Fe²⁺與水，發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：正；6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②電解后陽極區(qū)溶液中c（Fe³⁺）為2.0×10^-13mol•L^-1，則溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2.0×1{0}^{-13}}}$=mol/L，溶液中c（Cr³⁺）=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$mol/L=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2.0×1{0}^{-13}}}$mol/L=3.0×10^-6mol/L，故答案為：3.0×10^-6．

點(diǎn)評 本題考查較綜合，涉及無機(jī)物推斷、氧化還原反應(yīng)、電解池原理、溶度積有關(guān)計(jì)算等知識點(diǎn)，同時(shí)考查學(xué)生獲取信息、加工信息能力，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，題目難度中等．