Question

氧化還原反應在化學工業(yè)中應用廣泛．
Ⅰ、有如圖1所示的實驗裝置．
（1）若用石墨電極電解NaHCO₃溶液，Y電極上產生的氣體是

O₂

．
（2）如要在鐵上鍍銅，則X電極的材料是

鐵

，Y電極反應式是

Cu-2e^-=Cu²⁺

．
Ⅱ、某電鍍銅廠有兩種廢水需要處理，一種廢水中含有CN^-離子，另一種廢水中含Cr₂O₇^2-離子．該廠擬定如圖2所示的廢水處理流程．
回答以下問題：
（1）②中使用的NaClO溶液呈堿性，原因是

ClO^-+H₂O?HClO+OH^-

（用離子方程式表示）．
（2）③中反應時，每0.4mol Cr₂O₇^2-轉移2.4mole^-，該反應的離子方程式為

3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O

．
（3）取少量待檢水樣于試管中，加入過量NaOH溶液，有藍色沉淀生成．向上述有藍色沉淀的懸濁液中加入Na₂S溶液，有黑色沉淀生成，且藍色沉淀逐漸減少．請你使用化學用語，結合必要的文字說明分析其過程

待檢水樣中還有Cu²⁺，加堿發(fā)生Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓，再加入Na₂S溶液，CuS比Cu（OH）₂更難溶，則發(fā)生Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq）．

．
Ⅲ、工業(yè)可用電解法來處理含Cr₂O₇^2-廢水．
（1）Fe²⁺與酸性溶液中的Cr₂O₇^2-反應的離子方程式是

Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

．
（2）實驗室利用如圖3所示模擬處理含Cr₂O₇^2-的廢水（廢水中加入適量NaCl以增加溶液的導電性），在陰極區(qū)得到金屬氫氧化物沉淀．用平衡移動原理解釋沉淀出現在陰極附近的原因

陰極反應消耗了水中的H⁺，打破了水的電離平衡，促進了水的電離，使溶液中OH^-濃度增大，溶液的堿性增強

．
（3）用電解法處理該溶液中 0.01mol Cr₂O₇^2-時，得到沉淀的質量是

8.48

 g．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）電解碳酸氫鈉溶液，陽極上氫氧根離子放電，陰極上氫離子放電，實際上相當于電解水；
（2）根據電鍍的工作原理知識來回答；
Ⅱ、（1）利用鹽的水解來分析鹽溶液顯堿性的原因；
（2）利用每0.4molCr₂O₇^2-轉移2.4mol的電子來計算被還原后Cr元素的化合價，再書寫離子方程式；
（3）根據銅離子與氫氧根離子反應生成沉淀及沉淀的轉化來分析；
Ⅲ、（1）Fe²⁺離子與Cr₂O₇^2-離子發(fā)生氧化還原反應生成Fe³⁺離子和Cr³⁺離子；
（2）隨著電解進行，溶液中c（H⁺） 逐漸減少，c（OH^-）濃度增大；
（3）根據Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓進行計算；

解答：解：Ⅰ、（1）Y電極為陽極，陽極上氫氧根離子放電：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：O₂；
（2）電鍍時，鍍層金屬作陽極，待鍍金屬作陰極，所以X電極的材料是鐵，Y電極的材料是銅，電極反應式為：Cu-2e^-=Cu²⁺；
故答案為：鐵；Cu-2e^-=Cu²⁺；
Ⅱ、（1）NaClO溶液呈堿性，是因次氯酸根離子水解生成氫氧根離子導致的，則離子反應為：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-，
故答案為：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；  
（2）每0.4molCr₂O₇^2-轉移2.4mol的電子，設還原后Cr元素的化合價為x，則0.4mol×2×（6-x）=2.4mol，解得x=+3，則離子反應為3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O；
故答案為：3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O；
（3）因銅離子與氫氧根離子反應生成氫氧化銅沉淀，CuS比Cu（OH）₂更難溶，則加入Na₂S溶液能發(fā)生沉淀的轉化，
故答案為：待檢水樣中還有Cu²⁺，加堿發(fā)生Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓，再加入Na₂S溶液，CuS比Cu（OH）₂更難溶，則發(fā)生Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq）．
Ⅲ、（1）亞鐵離子與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原反應，被還原為Cr³⁺然后生成Cr（OH）₃沉淀，重鉻酸根具有強氧化性，能將生成的亞鐵離子氧化為三價，即6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（2）隨著電解進行，溶液中c（H⁺） 逐漸減少，打破了水的電離平衡，促進了水的電離，使溶液中OH^-濃度增大，溶液的堿性增強，生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀，金屬陽離子在陰極區(qū)可沉淀完全；
故答案為：陰極反應消耗了水中的H⁺，打破了水的電離平衡，促進了水的電離，使溶液中OH^-濃度增大，溶液的堿性增強；
（3）根據Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓知0.01mol Cr₂O₇^2-，可生成0.02molCr（OH）₃，0.06molFe（OH）₃，至少得到沉淀的質量是0.02mol×103g/mol+0.06mol×107g/mol=8.48g，
故答案為：8.48；

點評：本題考查了電解原理、氧化還原反應，注重了化學與實際生產的聯系，學生應學會利用物質的性質、元素的化合價、電子守恒等來解答．