Question

16．鉻是一種銀白色的堅(jiān)硬金屬．鉻的工業(yè)用途很廣，主要有金屬加工、電鍍、制革行業(yè)，這些行業(yè)排放的廢水和廢氣是環(huán)境中的主要污染源．請(qǐng)回答下面與鉻有關(guān)的一些問(wèn)題．

（1）工業(yè)上冶煉鉻的主要步驟如圖1所示：
①已知步驟II的反應(yīng)方程式為：8Na₂CrO₄+6Na₂S+23H₂O=8Cr（OH）₃↓+3Na₂S₂O₃+22NaOH
該反應(yīng)中氧化劑是Na₂CrO₄（填化學(xué)式），每生成lmol Cr（OH）₃時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為3mol．
②步驟IV冶煉制鉻的化學(xué)方程式為Cr₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr．
（2）某工廠采用電解法處理含鉻廢水．耐酸電解槽用鐵板作陰、陽(yáng)極，槽中盛放含鉻廢水，其原理示意圖如右圖．A為電源的正極 （填“正極”、“負(fù)極”），陽(yáng)極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
（3）重鉻酸銨[（NH₄）₂Cr₂O₇]是一種桔黃色結(jié)晶，可用作實(shí)驗(yàn)室制備純凈的N₂及Cr₂O₃等．實(shí)驗(yàn)室可由工業(yè)級(jí)鉻酸鈉（Na₂CrO₄）為原料制取重鉻酸銨．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟1：將鉻酸鈉溶于適量水中，加一定量濃硫酸酸化，使鉻酸鈉轉(zhuǎn)化為重鉻酸鈉．
步驟2：先將上述溶液蒸發(fā)結(jié)晶并趁熱過(guò)濾，繼續(xù)將得到的晶體再溶解再蒸發(fā)結(jié)晶并趁熱過(guò)濾．然后將得到的濾液冷卻至40℃左右進(jìn)行結(jié)晶，用水洗滌，獲得重鉻酸鈉晶體．
步驟3：將得到的重鉻酸鈉和氯化銨按物質(zhì)的量之比1：2溶于適量的水，加熱至105～110℃時(shí)讓其充分反應(yīng)．
①步驟1是一個(gè)可逆反應(yīng)，該反應(yīng)的離子方程式為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
②（NH₄）₂Cr₂O₇受熱分解制取N₂及Cr₂O₃的化學(xué)方程式為：（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O．
③為了測(cè)定實(shí)驗(yàn)制得的產(chǎn)品中（NH₄）₂Cr₂O₇的含量，稱取樣品0.140g置于錐形瓶中，加50mL水；再加入2gKI（過(guò)量）及稍過(guò)量的稀硫酸溶液，搖勻，暗處放置10min；然后加150mL蒸餾水并加入3mL 0.5%淀粉溶液；用0.1000mol/L Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液30.00mL．則該產(chǎn)品中（NH₄）₂Cr₂O₇的純度為90%．（假定雜質(zhì)不參加反應(yīng)，已知：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）

Answer 1

分析 （1）①8Na₂CrO₄+6Na₂S+23H₂O═8Cr（OH）₃↓+3Na₂S₂O₃+22NaOH中，Cr元素的化合價(jià)由+6價(jià)降低為+3價(jià)，生成1mol Cr（OH）₃時(shí)轉(zhuǎn)移電子1mol×（6-3）；
②步驟IV中可用鋁于Cr₂O₃在加熱條件下制備Cr；
（2）由圖可知，B端生成氫氣，則B端氫離子得到電子，所以B為負(fù)極，則A為正極；陽(yáng)極發(fā)生Cr₂O₇^2-、Fe²⁺的氧化還原反應(yīng)，所以陽(yáng)極幾乎不含Cr₂O₇^2-；
（3）①酸性條件下，CrO₄^2-和氫離子反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-；
②根據(jù)反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)條件書寫方程式，并根據(jù)得失電子相等配平方程式；
③根據(jù)Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-得關(guān)系式Cr₂O₇^2-----6S₂O₃^2-，
根據(jù)Cr₂O₇^2-和6S₂O₃^2-的關(guān)系式計(jì)算Cr₂O₇^2-的物質(zhì)的量，根據(jù)原子守恒計(jì)算（NH₄）₂Cr₂O₇的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)即可．

解答 解：（1）①8Na₂CrO₄+6Na₂S+23H₂O═8Cr（OH）₃↓+3Na₂S₂O₃+22NaOH中，Cr元素的化合價(jià)由+6價(jià)降低為+3價(jià)，則Na₂CrO₄為氧化劑，該反應(yīng)中生成1mol Cr（OH）₃時(shí)轉(zhuǎn)移電子1mol×（6-3）=3mol，故答案為：Na₂CrO₄；3；
②步驟IV中可用鋁于Cr₂O₃在加熱條件下制備Cr，反應(yīng)的方程式為Cr₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr，故答案為：Cr₂O₃+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Cr；
（2）由圖可知，B端生成氫氣，則B端氫離子得到電子，所以B為負(fù)極，則A為正極；陽(yáng)極發(fā)生Cr₂O₇^2-、Fe²⁺的氧化還原反應(yīng)，所以陽(yáng)極幾乎不含Cr₂O₇^2-；，則陽(yáng)極的氧化還原反應(yīng)為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：正極；Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（3）①酸性條件下，CrO₄^2-和氫離子反應(yīng)生成Cr₂O₇^2-，離子方程式為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
②在加熱條件下，（NH₄）₂Cr₂O₇分解生成N₂及Cr₂O₃，同時(shí)還生成水，則該反應(yīng)方程式為：（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O，
故答案為：（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O；
③根據(jù)Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-得關(guān)系式Cr₂O₇^2-----6S₂O₃^2-，
設(shè)Cr₂O₇^2-的物質(zhì)的量為x，
Cr₂O₇^2-----6S₂O₃^2-，
1         6
x        0.1000mol/L×0.03L
1：6=x：（0.1000mol/L×0.03L）
x=0.0005mol，
根據(jù)原子守恒得n（Cr₂O₇^2-）=n（（NH₄）₂Cr₂O₇），則m（（NH₄）₂Cr₂O₇）=0.0005mol×252g/mol=0.126g，
其質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.126g}{0.140g}$×100%=90%，故答案為：90%．

點(diǎn)評(píng) 本題以鉻為載體考查了實(shí)驗(yàn)制備原理，涉及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)中離子方程式的書寫、電解原理等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，注意從整體上把握制備流程，明確制備原理，再結(jié)合教材基礎(chǔ)知識(shí)分析解答，題目中信息量較大，同時(shí)考查學(xué)生信息篩選能力及加工能力，難度較大．