Question

【題目】鉻是人體必需的微量元素，它與脂類代謝有密切聯(lián)系，但鉻過(guò)量會(huì)引起污染，危害人類健康。

（1）不同價(jià)態(tài)的鉻毒性不同，三價(jià)鉻對(duì)人體幾乎無(wú)毒，六價(jià)鉻的毒性約為三價(jià)鉻的100倍。電鍍廠產(chǎn)生的鍍銅廢水中往往含有一定量的Cr2O72-，處理該廢水常用的流程如下圖所示：

Na2S2O3在此過(guò)程中表現(xiàn)________性。若向含Cr3+的廢水中加入過(guò)量NaOH溶液，會(huì)得到NaCrO2溶液，NaCrO2中Cr元素的化合價(jià)為_________價(jià)，反應(yīng)的離子方程式為______________________。

（2）交警常用一種“酒精檢測(cè)儀”檢測(cè)司機(jī)是否酒后駕車。其反應(yīng)原理如下，請(qǐng)配平該反應(yīng)方程式：

（_____）CrO3 +（_____）CH3CH2OH +（_____）H2SO4 —（_____）CH3CHO + （_____）Cr2(SO4)3+（_____）H2O

（3）已知存在平衡：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O。向K2Cr2O7溶液中加入Ba(NO3)2和Pb(NO3)2溶液，可析出BaCrO4和PbCrO4兩種沉淀，反應(yīng)的離子方程式為 （任意寫(xiě)出其中一種即可）。此時(shí)溶液中c(Pb2+)：c(Ba2+)=_________________。

已知Ksp（BaCrO4）=1.25×10-10；Ksp（PbCrO4）=2.75×10-13；

（4）工業(yè)上以鉻酸鉀（K2CrO4）為原料，采用電化學(xué)法制備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(guò)）。通電后陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為____________________。請(qǐng)結(jié)合方程式解釋反應(yīng)一段時(shí)間后，在陰極室得到濃KOH溶液的原因____________________。

Answer 1

【答案】還原 +3 Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O 2 3 3 3 3 6 Cr2O72-+H2O+2Ba2+=2BaCrO4↓+2H+（或Cr2O72-+H2O+2 Pb2+=2PbCrO4↓+2H+） 2.2×10-3 2H2O-4e-=O2↑+4H+（或4OHˉ—4e-=O2↑+2 H2O），陰極室發(fā)生反應(yīng)2H2O+ 2e-= H2↑+2OH-，c(OHˉ)增大；K+穿過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室，與OHˉ共同得到KOH

【解析】

(1)Na2S2O3是還原劑，把NaCrO2中Cr元素還原為+3價(jià)，生成的Cr3+與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)生成CrO2-；

(2)該反應(yīng)中Cr元素化合價(jià)由+6價(jià)變?yōu)?3價(jià)，C2H5OH中C元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?1價(jià)，轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為6，據(jù)電子守恒、原子守恒配平方程式；

(3)根據(jù)濃度對(duì)平衡移動(dòng)的影響規(guī)律進(jìn)行分析；根據(jù)c(Pb2+)：c(Ba2+)==Ksp(PbCrO4)：Ksp(BaCrO4)進(jìn)行計(jì)算；

(4)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，OHˉ失電子生成O2，陰極室發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，c（OH-）增大，K+穿過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室。

(1)Na2S2O3與六價(jià)鉻發(fā)生氧化還原反應(yīng)將六價(jià)的還原成+3價(jià)，所以Na2S2O3是還原劑，NaCrO2中Cr元素的化合價(jià)為+3價(jià)，向含Cr3+的廢水中加入過(guò)量NaOH溶液，反應(yīng)方程式為Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O；

(2)該反應(yīng)中Cr元素化合價(jià)由+6價(jià)變?yōu)?/span>+3價(jià)，C2H5OH中C元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?/span>-1價(jià)，轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為6，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等知，CrO3的計(jì)量數(shù)是2，C2H5OH的計(jì)量數(shù)是3，再結(jié)合原子守恒配平方程式為2CrO3 +3CH3CH2OH +3H2SO4 ＝3CH3CHO+3Cr2(SO4)3+6H2O；

(3)加入Ba（NO3）2和Pb（NO3）2溶液，平衡：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72-+H2O+2Ba2+=2BaCrO4↓+2H+（或Cr2O72-+H2O+2Pb2+=2PbCrO4↓+2H+）；c(Pb2+)：c(Ba2+)==Ksp(PbCrO4)：Ksp(BaCrO4)=2.75×1013：1.25×1010=2.2×10-3；

(4)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為4OHˉ-4e-=O2↑+2 H2O，陰極室發(fā)生反應(yīng)2H2O+ 2e-= H2↑+2OH-，c（OH-）增大；K+穿過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室。

【點(diǎn)晴】

答題時(shí)注意沉淀溶解平衡的理解與計(jì)算，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵。難點(diǎn)是氧化還原反應(yīng)方程式的配平。氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移，而氧化劑得電子的總數(shù)(或元素化合價(jià)降低總數(shù))必然等于還原劑失電子總數(shù)(或元素化合價(jià)升高總數(shù))，根據(jù)這一原則可以對(duì)氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式進(jìn)行配平。配平的步驟：(1)標(biāo)好價(jià)：正確標(biāo)出反應(yīng)前后化合價(jià)有變化的元素的化合價(jià)。(2)列變化：列出元素化合價(jià)升高和降低的數(shù)值。(3)求總數(shù)：求元素化合價(jià)升高數(shù)和降低數(shù)的總數(shù)，確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。(4)配系數(shù)：用觀察法配平其他各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。(5)細(xì)檢查：利用“守恒”三原則(即質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒)，逐項(xiàng)檢查配平的方程式是否正確。