Question

【題目】某小組為探究K2Cr2O7中Cr在不同條件下存在的主要形式及性質(zhì)特點。室溫下(除系列實驗I中ii外)進行了如下系列實驗：

系列實驗I	裝置	滴管中的試劑	試管中的試劑	操作	現(xiàn)象
i		1 mL水	4mL 0.1 mol·L-1 K 2Cr2O7 橙色溶液	振蕩	溶液顏色略微變淺
ii		1 mL水		振蕩 60℃水浴	溶液顏色較i明顯變淺
iii		1 mL 18.4 mol·L-1 濃硫酸		振蕩	溶液顏色較i明顯變深
iv		1 mL 6 mol·L-1 NaOH 溶液		振蕩	_____________________
v		3滴濃KI溶液	iv中溶液	振蕩	無明顯現(xiàn)象
vi		過量稀硫酸	v中溶液	邊滴邊振蕩	溶液顏色由黃色逐漸變橙色，最后呈墨綠色

已知：K2CrO4溶液為黃色；Cr3+在水溶液中為綠色。

請按要求回答下列問題：

(1)寫出K2C2O7在酸性條件下平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式：________________________。對比實驗i與ii，可得結(jié)論是該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的△H______0(填>”或“<”)。

(2)結(jié)合實驗i、ii，分析導(dǎo)致ii中現(xiàn)象出現(xiàn)的主要因素是__________________。

(3)推測實驗iv中實驗現(xiàn)象為________________________。對比實驗i、ii、iv中實驗現(xiàn)象，可知，常溫下K2Cr2O7中Cr在堿性條件下主要以______離子形式存在。

(4)對比實驗v與vi，可知：在______條件下，+6價Cr被還原為______。

(5)應(yīng)用上述實驗結(jié)論，進一步探究含Cr2O72-廢水樣品用電解法處理效果的影響因素，實驗結(jié)果如下表所示(Cr2O72-的起始濃度、體積，電壓、電解時間等均相同)。

系列實驗Ⅱ	i	ii	iii	iv
樣品中是否加Fe2(SO4)3	否	否	加入5 g	否
樣品中是否加入稀硫酸	否	加入1 mL	加入1 mL	加入1 mL
電極材料	陰、陽極均為石墨			陰極為石墨，陽極為鐵
Cr2O72-	0.922	12.7	20.8	57.3

①實驗中Cr2O72-在陰極的反應(yīng)式：_________________________________________________。

②實驗i中Fe3+去除Cr2O72-的機理如圖所示，結(jié)合此機理，解釋實驗iv中Cr2O72-去除率提高較多的原因(用電極反應(yīng)式、離子方程式和必要的文字說明)_____________________________。

Answer 1

【答案】 > c(H+) 溫度 溶液顏色較i明顯變淺 CrO42- 酸性 Cr3+ Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O Fe-2e-=Fe2+，6Fe2++14H++ Cr2O72-=6Fe3++2Cr3++7H2O， Fe3++e-=Fe2+， Fe2+繼續(xù)還原Cr2O72-，Fe2+循環(huán)利用提高了Cr2O72-的去除率

【解析】

（1）根據(jù)實驗vi的現(xiàn)象可知酸性條件下Cr2O72-發(fā)生水解；實驗ii與實驗i對比，當(dāng)60℃水浴時，溶液顏色較i明顯變淺，根據(jù)溫度對化學(xué)反應(yīng)平衡的影響效果作答；

（2）根據(jù)單一變量控制思想分析；

（3）因K2C2O7中存在平衡：試管c中加入NaOH溶液，消耗H＋，促使平衡向正反應(yīng)方向進行；

（4）依據(jù)實驗vi中現(xiàn)象解釋；

（5）①實驗中Cr2O72－應(yīng)在陰極上放電，得電子被還原成Cr3＋，據(jù)此作答；

②根據(jù)圖示，實驗iv中陽極為鐵，鐵失去電子生成Fe2＋，Fe2＋與Cr2O72－在酸性條件下反應(yīng)生成Fe3＋，Fe3＋在陰極得電子生成Fe2＋，繼續(xù)還原Cr2O72－，據(jù)此分析。

（1）根據(jù)實驗vi的現(xiàn)象可知酸性條件下Cr2O72-發(fā)生水解，其離子方程式為： 實驗ii與實驗i對比，當(dāng)60℃水浴時，溶液顏色較i明顯變淺，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H>0

故答案為：>；

（2）根據(jù)單一變量控制思想，結(jié)合實驗i、ii可知，導(dǎo)致ii中現(xiàn)象出現(xiàn)的主要因素為60℃水浴即溫度，

故答案為：溫度；

（3）因K2C2O7中存在平衡：試管c中加入NaOH溶液，消耗H＋，促使平衡向正反應(yīng)方向進行，溶液顏色由橙色變?yōu)辄S色，溶液顏色較i明顯變淺，鉻元素主要以CrO42-形式存在，

故答案為：溶液顏色較i明顯變淺；CrO42-；

（4）實驗vi中，滴入過量稀硫酸發(fā)現(xiàn)，溶液顏色由黃色逐漸變橙色，最后呈墨綠色，結(jié)合給定條件說明+6價的Cr元素變?yōu)?/span>+3價，所以在酸性條件下，+6價Cr可被還原為+3價，

故答案為：酸性；+3；

（5）①實驗中Cr2O72－應(yīng)在陰極上放電，得電子被還原成Cr3＋，電解質(zhì)環(huán)境為酸性，因此Cr2O72－放電的反應(yīng)式為Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，

故答案為：Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O；

②根據(jù)圖示，實驗iv中陽極為鐵，鐵失去電子生成Fe2＋，其離子方程式為：Fe-2e-=Fe2+，Fe2＋與Cr2O72－在酸性條件下反應(yīng)生成Fe3＋，其離子方程式為：6Fe2++14H++ Cr2O72-=6Fe3++2Cr3++7H2O，Fe3＋在陰極得電子生成Fe2＋，Fe3++e-=Fe2+，繼續(xù)還原Cr2O72－，Fe2＋循環(huán)利用提高了Cr2O72－的去除率，

故答案為：Fe-2e-=Fe2+，6Fe2++14H++ Cr2O72-=6Fe3++2Cr3++7H2O， Fe3++e-=Fe2+， Fe2+繼續(xù)還原Cr2O72-，Fe2+循環(huán)利用提高了Cr2O72-的去除率。