Question

重鉻酸鈉俗稱(chēng)紅礬鈉（Na₂Cr₂O₇?2H₂O）是重要的化工產(chǎn)品和強(qiáng)氧化劑．工業(yè)上通過(guò)煅燒鉻鐵礦制取，其反應(yīng)如下：
反應(yīng)Ⅰ4Fe（CrO₂）₂+8Na₂CO₃+7O₂→2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂
反應(yīng)Ⅱ2CrO₄^2-+2H⁺→Cr₂O₇^2-+H₂O
反應(yīng)Ⅲ3CrO₄^2-+4H⁺→Cr₃O₁₀^2-+2H₂O（副反應(yīng)）
（1）上述反應(yīng)中不屬于氧化還原反應(yīng)有______個(gè)．已知Fe（CrO₂）₂中鉻元素是+3價(jià)，關(guān)于反應(yīng)Ⅰ的下列說(shuō)法中正確的是______．
a．被氧化的元素只有+3的Cr，被還原的元素只有0價(jià)的O
b．氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為4：7
c．每生成1molCO₂，轉(zhuǎn)移3.5mol電子
d．每摩爾+3的Cr能還原0.75mol氧氣
（2）+6價(jià)鉻的毒性很強(qiáng)，制取紅礬鈉后的廢水中含有的Cr₂O₇^2-，可以用綠礬除去．測(cè)得反應(yīng)后的溶液中含Cr³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺等陽(yáng)離子．寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：______．
（3）某廠廢水中含1.00×10^-3mol/L的Cr₂O₇^2-，其毒性較大．某研究性學(xué)習(xí)小組為了變廢為寶，將廢水處理得到磁性材料Cr₀．₅Fe_1.5FeO₄ （Cr的化合價(jià)為+3，F(xiàn)e的化合價(jià)依次為+3、+2）．欲使1L該廢水中的Cr₂O₇^2-完全轉(zhuǎn)化為Cr_0.5Fe_1.5FeO₄．理論上需要加入______g FeSO₄?7H₂O．

Answer 1

解：（1）反應(yīng)Ⅰ中Fe元素化合價(jià)由+2升高為+3，屬于氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ、反應(yīng)Ⅲ中元素的化合價(jià)沒(méi)有變化，不屬于氧化還原反應(yīng)，
反應(yīng)Ⅰ中Fe元素化合價(jià)由4Fe（CrO₂）₂中+2升高為Fe₂O₃中+3，Cr元素化合價(jià)由Fe（CrO₂）₂中+3價(jià)升高為Na₂CrO₄中+6價(jià)，O元素化合價(jià)由中O價(jià)降低為-2價(jià)，
a．被氧化的元素有+3價(jià)的Cr、+2價(jià)的Fe，被還原的元素只有0價(jià)的O，故a錯(cuò)誤；
b．O₂是氧化劑，F(xiàn)e（CrO₂）₂是還原劑，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為7：4，故b錯(cuò)誤；
c．每生成1molCO₂，需要氧氣為×1mol=mol，轉(zhuǎn)移電子為mol×4=3.5mol，故c正確；子
d．Cr元素化合價(jià)由Fe（CrO₂）₂中+3價(jià)升高為Na₂CrO₄中+6價(jià)，每摩爾+3的Cr能還原氧氣為=0.75mol，故d正確；
故答案為：2；cd；
（2）Cr元素由Cr₂O₇^2-中+6價(jià)降低為Cr³⁺中+3價(jià)，共降低6價(jià)，F(xiàn)e元素化合價(jià)由Fe²⁺中+2價(jià)升高為Fe³⁺中+3價(jià)，共升高1價(jià)，化合價(jià)最小公倍數(shù)為6，故Cr₂O₇^2-系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，由原子守恒可知，Cr³⁺的系數(shù)為2，F(xiàn)e³⁺的系數(shù)為6，根據(jù)電荷守恒可知，H⁺為反應(yīng)物，系數(shù)為14，由H元素守恒，H₂O為生成物，系數(shù)為7，配平后方程式為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6e^-，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向?yàn)?img src="http://thumb.1010pic.com/pic5/upload/201311/52861aee49352.png" style="vertical-align:middle" />，
故答案為：；
（3）1L廢水中含n（Cr₂O₇^2-）=1.00×10^-3 mol，根據(jù)Cr原子、Fe原子守恒，可得：
Cr₂O₇^2-～～～4Cr_0.5Fe_1.5FeO₄～～～10FeSO₄?7H₂O，
所以理論上n（FeSO₄?7H₂O）=10n（Cr₂O₇^2-）=1.00×10^-3 mol×10=0.01mol，
所以m（FeSO₄?7H₂O）=0.01mol×278 g/mol=2.78g，
故答案為：2.78．
分析：（1）有電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，其特征是有元素化合價(jià)的變化；
在氧化還原反應(yīng)中，得電子化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑，失電子化合價(jià)升高的反應(yīng)物是還原劑，氧化劑被還原，還原劑被氧化，根據(jù)各物理量之間的關(guān)系式判斷；
反應(yīng)Ⅰ中Fe元素化合價(jià)由4Fe（CrO₂）₂中+2升高為Fe₂O₃中+3，Cr元素化合價(jià)由Fe（CrO₂）₂中+3價(jià)升高為Na₂CrO₄中+6價(jià)，O元素化合價(jià)由中O價(jià)降低為-2價(jià)，
a．被氧化的元素有+3價(jià)的Cr、+2價(jià)的Fe；
b．O₂是氧化劑，F(xiàn)e（CrO₂）₂是還原劑，結(jié)合方程式判斷；
c．生成1molCO₂，計(jì)算需要氧氣物質(zhì)的量，結(jié)合氧元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子；
d．Cr元素化合價(jià)由Fe（CrO₂）₂中+3價(jià)升高為Na₂CrO₄中+6價(jià)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算；
（2）Cr₂O₇^2-有強(qiáng)氧化性，亞鐵離子有還原性，亞鐵離子能被氧化生成鐵離子，同時(shí)Cr₂O₇^2-被還原生成鉻離子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等及原子守恒配平方程式，據(jù)此寫(xiě)出離子反應(yīng)方程式；
（3）根據(jù)Cr原子、Fe原子守恒，可得：Cr₂O₇^2-～4Cr_0.5Fe_1.5FeO₄～10FeSO₄?7H₂O，據(jù)此計(jì)算n（FeSO₄?7H₂O），再根據(jù)m=nM計(jì)算FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量．
點(diǎn)評(píng)：本題以工業(yè)廢水處理為載體，考查氧化還原反應(yīng)基本概念、配平、電子轉(zhuǎn)移表示與計(jì)算、離子方程式書(shū)寫(xiě)等，難度中等，（3）注意利用原子守恒進(jìn)行的計(jì)算，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，是一道不錯(cuò)的能力考查題．