Question

【題目】實(shí)驗(yàn)小組研究酸性條件下K2Cr2O7溶液和H2O2溶液的反應(yīng)。

（實(shí)驗(yàn)Ⅰ）向盛有H2O2溶液的試管中，加入過量的K2Cr2O7溶液和硫酸，振蕩，溶液立即變?yōu)樽霞t色，此時(shí)pH＝1．溶液中持續(xù)產(chǎn)生氣泡，最終溶液變?yōu)榫G色。

資料：

ⅰ．Cr2(SO4)3溶液呈綠色。

ⅱ．酸性條件下，K2Cr2O7溶液和H2O2溶液反應(yīng)生成CrO5，CrO5進(jìn)一步反應(yīng)生成Cr3+和O2。

ⅲ．CrO5是一種+6價(jià)Cr的過氧化物，其結(jié)構(gòu)如圖1，CrO5可溶于水，易溶于乙醚得到藍(lán)色溶液。

ⅳ．乙醚是一種無色、不溶于水、密度比水小的有機(jī)溶劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

(1)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中產(chǎn)生的氣體是O2，檢驗(yàn)的方法是___________。

(2)實(shí)驗(yàn)Ⅰ的紫紅色溶液中含有CrO5。

①驗(yàn)證紫紅色溶液中含有CrO5的操作及現(xiàn)象是_________________。

②生成CrO5的反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式是_______________。

(3)對(duì)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中溶液變?yōu)榫G色和產(chǎn)生O2的原因，作出如下假設(shè)：

a．CrO5在酸性溶液中不穩(wěn)定，自身氧化還原生成Cr3+和O2。

b．CrO5在酸性條件下氧化了溶液中的H2O2，生成Cr3+和O2。

為驗(yàn)證上述假設(shè)，用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅱ和實(shí)驗(yàn)Ⅲ（夾持裝置已略，B中石蠟油用于吸收揮發(fā)出的乙醚）。實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下：

（實(shí)驗(yàn)Ⅱ）

ⅰ．將20mL CrO5的乙醚溶液加入A中的20mLpH=1的稀硫酸中，不斷攪拌，乙醚層由藍(lán)色變?yōu)闊o色，水層變?yōu)榫G色，O2體積為V mL。

ⅱ．步驟ⅰ結(jié)束后向A中加入少量K2Cr2O7溶液，輕輕攪拌，靜置，乙醚層又顯出藍(lán)色。

（實(shí)驗(yàn)Ⅲ）

僅將實(shí)驗(yàn)Ⅱ中的pH＝1的稀硫酸替換為等量的含H2O2的pH=1的稀硫酸，重復(fù)實(shí)驗(yàn)�，F(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)Ⅱ相同，且O2體積仍為V mL。

①實(shí)驗(yàn)Ⅱ步驟ⅰ中消耗的CrO5與生成的O2的物質(zhì)的量之比為2：3，補(bǔ)全離子方程式：2CrO5+____=2Cr3++3O2↑+_____+_____。

②甲同學(xué)認(rèn)為依據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅲ中生成O2的體積相同，無法說明假設(shè)b是否成立，其理由是_________。

(4)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中總反應(yīng)的離子方程式是__________。

Answer 1

【答案】將帶火星的木條伸入試管中，木條復(fù)燃，說明生成的氣體是O2 取少量紫紅色溶液于試管中，加入乙醚，振蕩，靜置，液體分為兩層，上層呈藍(lán)色 Cr2O72﹣+4H2O2+2H+=2CrO5+5H2O 6H+ H2O2 2H2O 實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中，O2來源于CrO5、H2O2中的﹣1價(jià)O，且﹣1價(jià)O過量，當(dāng)CrO5的量相同時(shí)，生成O2的體積相同，因而由實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅲ中生成O2的體積相同無法說明假設(shè)b是否成立 Cr2O72﹣+3H2O2+8H+=2Cr3++3O2↑+7H2O

【解析】

(1)可用帶有火星的木條檢驗(yàn)氧氣，方法是將帶火星的木條伸入試管中，木條復(fù)燃，說明生成的氣體是O2；

(2)①CrO5可溶于水，易溶于乙醚得到藍(lán)色溶液，檢驗(yàn)方法是取少量紫紅色溶液于試管中，加入乙醚，振蕩，靜置，液體分為兩層，上層呈藍(lán)色；

②酸性條件下，K2Cr2O7溶液和H2O2溶液反應(yīng)生成CrO5，且生成CrO5的反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72-+4H2O2+2H+═2CrO5+5H2O；

(3)①實(shí)驗(yàn)Ⅱ步驟ⅰ中消耗的CrO5與生成的O2的物質(zhì)的量之比為2：3，反應(yīng)中Cr元素化合價(jià)由+6價(jià)降低為+3價(jià)，O元素化合價(jià)由-1價(jià)升高到0價(jià)，且生成過氧化氫，反應(yīng)的方程式為2CrO5+6H+═2Cr3++3O2↑+H2O2+2H2O；

②O2來源于CrO5、H2O2中的-1價(jià)O，且-1價(jià)O過量，當(dāng)CrO5的量相同時(shí)，生成O2的體積相同，因而由實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅲ中生成O2的體積相同無法說明假設(shè)b是否成立；

(4)溶液中持續(xù)產(chǎn)生氣泡，最終溶液變?yōu)榫G色，生成氣體為氧氣，且生成Cr3+，反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72-+3H2O2+8H+═2Cr3++3O2↑+7H2O。