Question

19．鉻化學(xué)豐富多彩，由于鉻光澤度好，常將鉻鍍?cè)谄渌�金屬表面，同鐵、鎳組成各 種性能的不銹鋼，CrO₃大量地用于電鍍工業(yè)中．
（1）在如圖裝置中，觀察到圖 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，鉻電極上產(chǎn)生大量有色氣體．
圖 2 裝置中鉻電極的電極反應(yīng)式NO₃^-+4H⁺+3e^-=NO↑+2H₂O．
（2）最近贛州酒駕檢查特別嚴(yán)，利用 CrO₃ 具有強(qiáng)氧化性，有機(jī)物（如酒精）遇到 CrO₃ 時(shí)，猛烈反應(yīng)，CrO₃ 被還原成綠色的硫酸鉻[Cr₂（SO₄）₃]，另該過(guò)程中乙醇被氧化成乙酸，從而增強(qiáng)導(dǎo)電性，根據(jù)電流大小可自動(dòng)換算出酒精含量．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃COOH+9H₂O．

（3）雖然鉻加到鐵中可將鐵做成不銹鋼可減少金屬腐蝕，但 生產(chǎn)成本高，生活中很多情況下還是直接使用鋼鐵，但易腐蝕，利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)．若 X 為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開(kāi)關(guān) K 應(yīng)置于N處．若 X 為鋅，開(kāi)關(guān)K 置于N或M處．
（4）CrO₃ 和 K₂Cr₂O₇ 均易溶于水，這是工業(yè)上造成鉻污染的主要原因．凈化處理方法之一是將含+6 價(jià) Cr 的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽(yáng)極，加入適量的 NaCl 進(jìn)行電解：陽(yáng)極區(qū)生成的 Fe²⁺和 Cr₂O₇^2-發(fā)生反應(yīng)，生成的 Fe³⁺和 Cr³⁺在陰極 區(qū)與OH^-結(jié)合生成 Fe（OH）₃和 Cr（OH）₃ 沉淀除去，已知某條件下的K_spFe（OH）₃=3.0×10^-31，K_spCr（OH）₃=6.0×10^-38．已知電解后的溶液中 c（Fe³⁺）為 2.0×10^-6 mol•L¹，則溶液中 c（Cr³⁺）=4.0×10^-13•mol•L^-1．

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，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為正極、Cu為負(fù)極，則Cr和硝酸能產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，正極上硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）由題目信息可知，CrO₃、C₂H₅OH、H₂SO₄反應(yīng)生Cr₂（SO₄）₃、CH₃COOH，同時(shí)還有水生成，配平書(shū)寫方程式；
（3）為減緩鐵的腐蝕，形成原電池時(shí)Fe作正極，形成電解池時(shí)Fe作陰極；
（4）根據(jù)K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）、K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）計(jì)算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，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為正極、Cu為負(fù)極，則Cr和硝酸能產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，正極上硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NO，電極反應(yīng)式為：NO₃^-+4H⁺+3e^-=NO↑+2H₂O，
故答案為：NO₃^-+4H⁺+3e^-=NO↑+2H₂O；
（2）由題目信息可知，CrO₃、C₂H₅OH、H₂SO₄反應(yīng)生Cr₂（SO₄）₃、CH₃COOH，同時(shí)還有水生成，反應(yīng)方程式為：4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃COOH+9H₂O，
故答案為：4CrO₃+3C₂H₅OH+6H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃COOH+9H₂O；
（3）若 X 為碳棒，開(kāi)關(guān) K 應(yīng)置于M處，構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負(fù)極，加速Fe的腐蝕，開(kāi)關(guān) K 應(yīng)置于N處，構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為陰極，被保護(hù)，減緩鐵的腐蝕，
若 X 為鋅，開(kāi)關(guān) K 應(yīng)置于M處，構(gòu)成原電池，Zn為負(fù)極，F(xiàn)e被保護(hù)，減緩鐵的腐蝕，開(kāi)關(guān) K 應(yīng)置于N處，構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為陰極，被保護(hù)，減緩鐵的腐蝕，
故答案為：N；N或M；
（4）K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=2.0×10^-6×c³（OH^-）=3.0×10^-31，
K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.0×10^-38
聯(lián)立可得c（Cr³⁺）=4.0×10^-13mol/L，
故答案為：4.0×10^-13．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及電化學(xué)知識(shí)、氧化還原反應(yīng)、溶度積有關(guān)計(jì)算等，較好的考查學(xué)生信息獲取與加工能力及圖象分析能力、知識(shí)遷移運(yùn)用能力，題目難度中等．