Question

18．鉻化學豐富多彩，無論是鉻單質(zhì)還是含鉻化合物，在生產(chǎn)和科學研究中都具有重要的價值，請根據(jù)相關(guān)信息回答下列問題．
（1）在下圖裝置中，觀察到圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡，而圖2裝置中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極附近產(chǎn)生大量有色氣體．根據(jù)上述現(xiàn)象試推測金屬鉻的兩個重要化學性質(zhì)金屬鉻的活動性比銅強，能和稀硫酸反應生成 H₂、金屬鉻易被稀硝酸鈍化；

（2）Cr（OH）₃和Al（OH）₃類似，也是兩性氫氧化物，在水中存在酸式和堿式電離平衡，其酸式電離方程式是Cr（OH）₃?H⁺+CrO₂^-+H₂O；
（3）酒后駕車是引發(fā)交通事故的重要原因．交警對駕駛員進行呼氣酒精檢測的原理是：橙色的K₂Cr₂O₇酸性水溶液遇乙醇迅速生成藍綠色Cr³⁺．反應原理為：
K₂Cr₂O₇+C₂H₅OH+H₂SO₄一K₂SO₄+Cr₂（SO₄）₃+CH₃COOH+H₂O
請寫出其配平后的離子方程式2Cr₂O₇^2-+3C₂H₅OH+16H⁺=4Cr³⁺+3CH₃COOH+11H₂O，
當反應中有0.03mol電子轉(zhuǎn)移時，被氧化的乙醇有0.0075mol；
（4）工業(yè)上凈化處理鉻污染方法之一是：將含K₂Cr₂O₇酸性廢水放入電解槽內(nèi)，加入適量的NaCl，以Fe和石墨為電極進行電解．經(jīng)過一段時間后，生成Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀除去（已知K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）．
①在裝置中應該用鐵（填材料名稱）做電解池的陽極，陰極上電極反應為2H⁺+2e-=H₂↑，
②已知電解后的溶液中c（Fe³⁺）為2.0×10^-13mol/L，則溶液中c（Cr³⁺）為3×10^-6mol/L．

Answer 1

分析 （1）圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡，說明Cr的活潑性大于Cu，能和稀硫酸反應生成 H₂；而圖 2裝置中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量有色氣體，說明Cr和硝酸能產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象；
（2）類比Al（OH）₃的酸式電離進行書寫；
（3）根據(jù)電子得失守恒，配平相關(guān)系數(shù)，方程式為：2K₂Cr₂O₇+3CH₃CH₂OH+8H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃COOH+2K₂SO₄+11H₂O，然后書寫離子方程式；反應中Cr元素的化合價降低，乙醇中C元素的化合價升高，結(jié)合元素化合價的變化分析電子轉(zhuǎn)移數(shù)，從而確定被氧化的乙醇的物質(zhì)的量以此來解答；
（4）①陽極發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生亞鐵離子，所以電極材料為鐵；陰極上電極反應為是氫離子發(fā)生還原反應生成氫氣；
②根據(jù)電解后溶液中c（Fe³⁺），由K_sP[Fe（OH）₃]計算溶液中c（OH^-），再根據(jù)K_sP[Cr（OH）₃]計算溶液中c（Cr³⁺）．

解答 解：（1）圖1裝置銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡，說明Cr的活潑性大于Cu，能和稀硫酸反應生成 H₂；而圖 2裝置中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量有色氣體，說明Cr和硝酸能產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，
故答案為：金屬鉻的活動性比銅強，能和稀硫酸反應生成 H₂；金屬鉻易被稀硝酸鈍化；
（2）Cr（OH）₃和Al（OH）₃類似，由Al（OH）₃的酸式電離可知，Cr（OH）₃的酸式電離方程式是：Cr（OH）₃?H⁺+CrO₂^-+H₂O，
故答案為：Cr（OH）₃?H⁺+CrO₂^-+H₂O；
（3）根據(jù)電子得失守恒，配平相關(guān)系數(shù)，方程式為：2K₂Cr₂O₇+3CH₃CH₂OH+8H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+3CH₃COOH+2K₂SO₄+11H₂O，所以離子方程為：2Cr₂O₇^2-+3C₂H₅OH+16H⁺=4Cr³⁺+3CH₃COOH+11H₂O，反應中Cr元素的化合價降低，K₂Cr₂O₇是氧化劑，氧化劑被還原得到還原產(chǎn)物，則Cr₂（SO₄）₃為還原產(chǎn)物；乙醇中C元素的化合價升高，乙醇是還原劑，還原劑具有還原性；K₂Cr₂O₇中Cr元素從+6價降低到+3價，則1mol氧化劑轉(zhuǎn)移6mol電子，被氧化的CH₃CH₂OH為1.5mol，所以0.03mol電子轉(zhuǎn)移時，被氧化的乙醇的量為0.0075mol，
故答案為：2Cr₂O₇^2-+3C₂H₅OH+16H⁺=4Cr³⁺+3CH₃COOH+11H₂O；0.0075；
（4）①陽極發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生亞鐵離子，所以電極材料為鐵；陰極上電極反應為是氫離子發(fā)生還原反應生成氫氣，所以陰極的電極反應式為：2H⁺+2e-=H₂↑，
故答案為：鐵；2H⁺+2e-=H₂↑；
②電解后溶液中c（Fe³⁺）=2.0×10^-13mol/L，則溶液中c³（OH^-）=$\frac{4×1{0}^{-38}}{2×1{0}^{-13}}$mol/L=2×10^-25mol/L，故溶液中c（Cr³⁺）=$\frac{6×1{0}^{-31}}{2×1{0}^{-25}}$mol/L=3×10^-6mol/L，
故答案為：3×10^-6．

點評 本題考查了氧化還原反應、Ksp的有關(guān)計算，以及圖象分析，題目難度中等，注意對圖象的分析和數(shù)據(jù)的處理．