Question

重鉻酸鈉二水合物Na₂Cr₂O₇·2H₂O廣泛用作氧化劑、金屬表面精整、皮革制作等。以鉻礦石(Cr₂O₃，含F(xiàn)eO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì))為原料制取重鉻酸鈉的流程如下:

請回答下列問題:

(1)寫出Cr₂O₃在高溫焙燒生成Na₂CrO₄的化學方程式__________________________。

(2)調(diào)節(jié)pH后得到的沉淀主要是____________(填寫化學式).

(3)寫出用硫酸酸化使Na₂CrO₄轉(zhuǎn)化為Na₂Cr₂O₇的原理(寫出離子方程式并加以文字說明):__________。

(4)氯化鉻酸CrO₂Cl₂是紅色液體，它可由Na₂Cr₂O₇與NaCl的固體混合物和濃硫酸小心加熱下制得，寫出制備CrO₂Cl₂的化學反應(yīng)方程式____________________________。

(5)某化工廠采用石墨作電極電解Na₂CrO₄溶液，實現(xiàn)Na₂CrO₄轉(zhuǎn)化為Na₂Cr₂O₇的生產(chǎn)，其原理如圖所示。

①通電后陽極區(qū)溶液的顏色變化為__________________________________。

②寫出電解Na₂CrO₄溶液制備Na₂Cr₂O₇的化學反應(yīng)方程式:_______________________________。

③在電流為I A.通電時間為t s后，兩極共收集到3.36 L氣體(標準狀況下)，則阿伏加德羅常數(shù)的表達式N_A =_____mol^-1(己知電子的電量為1.6* 10^-19C)。

(6)Na₂Cr₂O₇可用于測定廢水的化學耗氧量(即COD，指每升水樣中還原性物質(zhì)被氧化所需要的O₂的質(zhì)量，單位：mg·L^－1)，現(xiàn)有某水樣200.00 mL,酸化后加入c₁ mol/L的Na₂Cr₂O₇溶液V₁ mL，使水中的還原性物質(zhì)完全被氧化(還原產(chǎn)物為Cr³⁺ )；再用c₂ mol/L的FeSO₄溶液滴定剩余的Cr₂O₇^2－，結(jié)果消耗FeSO₄溶液V₂ mL。則該水樣的COD為_____________mg·L^－1

Answer 1

【知識點】物質(zhì)制備實驗分析 滴定實驗的應(yīng)用 電解池基本原理 J5  F4

【答案解析】1）2Cr₂O₃＋4Na₂CO₃＋3O₂4Na₂CrO₄＋4CO₂

（2分）

（2）H₂SiO₃、Al(OH)₃ （2分）

（3）2CrO₄^2－＋2H^＋Cr₂O₇^2－＋H₂O,c(H^＋)增大，平衡右移（2分）

（4）Na₂Cr₂O₇＋4NaCl＋3H₂SO₄Na₂SO₄＋3H₂O＋2CrO₂Cl₂(注明加熱條件，溫度不同，產(chǎn)物不同，2分)

（5）①黃色變橙色（1分）

②4Na₂CrO₄＋4H₂O2Na₂Cr₂O₇＋4NaOH＋2H₂↑＋O₂↑（2分）

③（2分）

（6）（2分）

  解析：（1）由圖示可知Cr₂O₃在高溫焙燒時生成Na₂CrO₄，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的化學方程式為2Cr₂O₃＋4Na₂CO₃＋3O₂4Na₂CrO₄＋4CO₂

（2）根據(jù)原溶液含Na₂CrO₄ 、NaAlO₂ 、Na₂SiO₃調(diào)節(jié)PH后得Na₂CrO₄ 溶液和沉淀，推知沉淀為H₂SiO₃、Al(OH)₃

（3）在酸性環(huán)境下，CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，即2CrO₄^2-+2H⁺⇌Cr₂O₇^2-+H₂O；加硫酸c(H^＋)增大，平衡右移。

（4）根據(jù)提示，結(jié)合質(zhì)量守恒定律即可寫出由Na₂Cr₂O₇與NaCl的固體混合物和濃硫酸小心加熱下制得氯化鉻酸CrO₂Cl₂的方程式：Na₂Cr₂O₇＋4NaCl＋3H₂SO₄Na₂SO₄＋3H₂O＋2CrO₂Cl₂

(5)①根據(jù)圖中通電后陽極區(qū)發(fā)生的變化，結(jié)合Na₂CrO₄溶液為黃色，Na₂Cr₂O₇溶液為橙色的，得到溶液的顏色由黃色變橙色。

 ②電解Na₂CrO₄溶液制備Na₂Cr₂O₇的化學反應(yīng)方程式:4Na₂CrO₄＋4H₂O2Na₂Cr₂O₇＋4NaOH＋2H₂↑＋O₂↑

③根據(jù)Q=It=   所以N_A=

(6)①現(xiàn)有某水樣200.00mL，酸化后加入c₁mol/L的Na₂Cr₂O₇溶液 V₁mL，使水中的還原性物質(zhì)完全被氧化（Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺）；再用C₂mol/L的FeSO₄溶液滴定剩余的Cr₂O₇^2-，結(jié)果消耗FeSO₄溶液V₂mL，廢水與K₂Cr₂O₇溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，再用Fe²⁺把多余的Cr₂O₇^2-反應(yīng)：
     Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
     1        6
     n       c₂mol/L×V₂×10^-3L
n=

則200ml廢水中，與廢水反應(yīng)反應(yīng)的K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量=10^-3c₁V₁mol-
1L廢水水樣中被還原的K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量=5(10^-3c₁V₁mol-)
利用2K₂Cr₂O₇～3O₂可求出廢水中化學耗氧量即COD，
                    2K₂Cr₂O₇    ～   3O₂
                     2                 3×32
  5()        m
m=（240c₁V₁-40V₂）g，所以該水樣的COD為（240c₁V₁-40c₂V₂）mg/L，

【思路點撥】本題考查了物質(zhì)制備實驗分析，滴定實驗的計算，電解池基本原理，理解滴定過程是計算的關(guān)鍵。