Question

【題目】元素鉻(Cr)在自然界主要以+3價和+6價存在。請回答下列問題：

(1)+6價的Cr能引起細胞的突變而對人體不利，可用 Na2SO3 將Cr2O72—還原為Cr3+。該反應的離子反應方程式為___________。

(2)利用鉻鐵礦(FeOCr2O3)冶煉制取金屬鉻的工藝流程如圖所示：

①為加快焙燒速率和提高原料的利用率，可采取的措施之一是__________________________ 。

②“水浸”要獲得浸出液的操作是_________________________________。浸出液的主要成分為Na2CrO4，向“濾液”中加入酸化的氯化鋇溶液有白色沉淀生成，則 “還原”操作中發(fā)生反應的離子方程式為___。

③加熱Cr(OH)3可得到Cr2O3，從工業(yè)成本角度考慮，用Cr2O3制取金屬Cr的冶煉方法是 _______。

(3)已知 Cr3+完全沉淀時溶液pH為5，（Cr3+濃度降至10-5molL-1可認為完全沉淀）則Cr(OH)3的溶度積常數(shù) Ksp＝_______________。

(4)用石墨電極電解鉻酸鈉(Na2CrO4)溶液，可制重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)，實驗裝置如圖所示(已知：2Cr+2H+Cr2+ H2O)。

①電極b連接電源的______極(填“正”或“負”) , b 極發(fā)生的電極反應式為_________________。

②電解一段時間后，測得陽極區(qū)溶液中Na+物質的量由a mol變?yōu)閎 mol，則理論上生成重鉻酸鈉的物質的量是 _______________mol 。

Answer 1

【答案】Cr2O72—+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O 鉻鐵礦粉碎 過濾 8CrO42—+3S2-+20H2O=8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH- CO高溫還原Cr2O3（熱還原法） 1×10-32 正 2H2O-4e-=O2↑+4H+

【解析】

（1）分析元素化合價變化情況，依據(jù)得失電子守恒，原子個數(shù)守恒，得出離子反應方程式。

（2）①影響化學反應速率的因素：物質的表面積大小，表面積越大，反應速率越快。

②依據(jù)原子守恒和得失電子守恒，得出離子方程式。

③用Cr2O3制取金屬Cr，可以采取CO高溫還原Cr2O3（熱還原法）。

（3）根據(jù)Ksp＝c(Cr3+)c3(OH-)求算。

（4）①根據(jù)裝置圖和離子放電順序得出陽極的電極反應式。

②電解一段時間后，測得陽極區(qū)溶液中Na+物質的量由a mol變?yōu)?/span>b mol，則溶液中移動的電荷為（a-b）mol，所以外電路轉移的電子為（a-b）mol，陽極的電極反應為2H2O-4e-=O2↑+4H+，則陽極生成的氫離子為（a-b）mol。

（1）反應中鉻元素化合價從+6價降為+3價，硫元素從+4價升高到+6價，依據(jù)得失電子守恒，原子個數(shù)守恒，離子反應方程式為Cr2O72—+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O，故答案為：Cr2O72—+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O。

（2）①影響化學反應速率的因素：物質的表面積大小，表面積越大，反應速率越快，為加快焙燒速率和提高原料的利用率，可采取的措施將鉻鐵礦粉碎，故答案為：鉻鐵礦粉碎。

②“水浸”要獲得浸出液，要過濾出浸渣，采取的操作是過濾；浸出液的主要成分為Na2CrO4，向“濾液”中加入酸化的氯化鋇溶液有白色沉淀生成，說明加入的Na2S被氧化成SO42-，Cr元素由+6價降為+3價，S元素由-2價升到+6價，依據(jù)原子守恒和得失電子守恒，得到反應為：8CrO42—+3S2-+20H2O=8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH-，故答案為：過濾；8CrO42—+3S2-+20H2O=8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH-。

③從工業(yè)成本角度考慮，用Cr2O3制取金屬Cr，可以采取CO高溫還原Cr2O3（熱還原法），故答案為：CO高溫還原Cr2O3（熱還原法）。

（3）pH為5，c(OH-)=10-9，Ksp＝c(Cr3+)c3(OH-)=10-5×（10-9）3=1×10-32，故答案為：1×10-32。

（4）①根據(jù)圖示，在b極所在電極室得到Na2Cr2O7，根據(jù)2CrO42-+2H+ Cr2O72—+ H2O ，電解過程中b極c（H+）增大，則b極電極反應式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，a是陰極，b是陽極，電極b連接電源的正極，故答案為：正；2H2O-4e-=O2↑+4H+。

②電解一段時間后，測得陽極區(qū)溶液中Na+物質的量由a mol變?yōu)?/span>b mol，則溶液中移動的電荷為（a-b）mol，陰極電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，則電路中通過電子物質的量為（a-b）mol；陽極的電極反應式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，則陽極生成的氫離子為（a-b）mol，結合2CrO42-+2H+ Cr2O72—+ H2O，所以陽極生成的Cr2O72—物質的量是mol，故答案為：。