Question

鉻是水體的主要污染物之一，可以導(dǎo)致水生生物死亡．化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，若使某步中的有害產(chǎn)物作為另一步的反應(yīng)物，形成一個(gè)循環(huán)，就可不再向環(huán)境排放該有害物質(zhì)．例如處理鉻的實(shí)驗(yàn)循環(huán)示意圖如下：

（1）在上圖所示的編號(hào)步驟中，其中反應(yīng)①所用的試劑是硫酸酸化的H₂O₂，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式

 

；
（2）現(xiàn)有含Cr³⁺和Fe³⁺的溶液，使用NaOH溶液和鹽酸，可將這兩種離子相互分離，根據(jù)上圖信息分析，在涉及的過(guò)濾操作中，上述兩種離子的存在形態(tài)分別是

 

、

 

（寫(xiě)化學(xué)式）；
工業(yè)上利用鉻鐵礦（FeO?Cr₂O₃）冶煉鉻的工藝流程如下：

（3）實(shí)驗(yàn)室焙燒鉻鐵礦可選用的圖1裝置是

 

（填序號(hào)）．
（4）完成操作1中涉及的化學(xué)方程式（在橫線(xiàn)上填寫(xiě)物質(zhì)的化學(xué)式及計(jì)量數(shù)）：

 

CrO₄^2-+

 

+

 

=

 

Cr（OH）₃↓+

 

S₂O₃^2-+

 

．
（5）上圖流程中，由Cr₂O₃冶煉Cr的化學(xué)方程式為

 

．
（6）目前有一種采用以鉻酸鈉（Na₂CrO₄）為原料，用電化學(xué)法制備重鉻酸鈉（Na₂Cr₂O₇）的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示（已知：2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O）．
①寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式為

 

．
②電解一段時(shí)間后，測(cè)得陽(yáng)極區(qū)溶液中Na⁺物質(zhì)的量由a mol變?yōu)閎 mol，則此時(shí)鉻酸鈉的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù),氧化還原反應(yīng)方程式的配平,電解原理

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）H₂O₂既具有氧化性，又具有還原性；Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)氧化性，能將H₂O₂氧化為O₂，反應(yīng)中+6價(jià)Cr元素被還原為+3價(jià)；
（2）從反應(yīng)③可以看出，Cr（OH）₃可以與NaOH溶液反應(yīng)生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺時(shí)，可以加入過(guò)量的NaOH溶液，使Cr³⁺轉(zhuǎn)化為CrO，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，在過(guò)濾得到的Fe（OH）₃中加入鹽酸即得到FeCl₃溶液；
（3）焙燒固體選用坩堝；
（4）根據(jù)電荷守恒和原子守恒判斷；
（5）兩性氫氧化物與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水；
（6）①電解池中陽(yáng)離子在陰極得電子；
②根據(jù)電荷守恒計(jì)算．

解答： 解：（1）H₂O₂既具有氧化性，又具有還原性；Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)氧化性，能將H₂O₂氧化為O₂，反應(yīng)中+6價(jià)Cr元素被還原為+3價(jià)；
故答案為：Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O；
（2）從反應(yīng)③可以看出，Cr（OH）₃可以與NaOH溶液反應(yīng)生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺時(shí)，可以加入過(guò)量的NaOH溶液，使Cr³⁺轉(zhuǎn)化為CrO，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，在過(guò)濾得到的Fe（OH）₃中加入鹽酸即得到FeCl₃溶液，故答案為：CrO₂^-；Fe（OH）₃；　
（3）焙燒固體選用坩堝，所以實(shí)驗(yàn)室焙燒鉻鐵礦可選用的裝置是d，故答案為：d；
（4）由電荷守恒和氧原子及氫原子原子守恒可知，所以其方程式為4CrO₄^2-+6S+7H₂O=4Cr（OH）₃↓+3S₂O₃^2-+2OH^-，
故答案為：4；6S；7H₂O；4；3；2OH^-；
（5）兩性氫氧化物與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水，所以Cr（OH）₃溶于濃氫氧化鈉溶液的離子方程式為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，
故答案為：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
（6）①電解池中陽(yáng)離子在陰極得電子，則陰極的電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②電解一段時(shí)間后，測(cè)得陽(yáng)極區(qū)溶液中Na⁺物質(zhì)的量由a mol變?yōu)閎 mol，則溶液中移動(dòng)的電荷為（a-b）mol，所以外電路中轉(zhuǎn)移的電子為（a-b）mol，陽(yáng)極的電極反應(yīng)為：2H₂O-4e^-=O₂+4H⁺，則陽(yáng)極生成的氫離子為（a-b）mol，已知：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，所以陽(yáng)極消耗的CrO₄^2-為（a-b）mol，
已知原溶液中CrO₄^2-為

a

2

mol，因此鉻酸鈉的轉(zhuǎn)化率為：

a-b

a 2

×100%=

2(a-b)

a

×100%，故答案為：

2(a-b)

a

×100%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及實(shí)驗(yàn)操作、離子方程式的配平、離子方程式的書(shū)寫(xiě)、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、電解原理的應(yīng)用、根據(jù)方程式的計(jì)算等，題目難度中等，解答本題，要充分把握題給信息，牢固掌握物質(zhì)的性質(zhì)．