Question

9．Cr₂O₇^2-、Cr³⁺對環(huán)境具有極強(qiáng)的污染性，含有Cr₂O₇^2-、Cr³⁺的工業(yè)廢水常采用NaOH沉淀方法除去．
已知：①常溫下，Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol•L^-1） 時(shí)，溶液的pH為5；NaOH過量時(shí)Cr（OH）₃溶解生成CrO₂^-：Cr³⁺+3OH^-?Cr（OH）₃?CrO₂^-+H⁺+H₂O．②Cr₂O₇^2-還原產(chǎn)物為Cr³⁺．③lg3.3=0.50．
請回答下列問題：
（1）常溫下，Cr（OH）₃的溶度積常數(shù)K_sp[Cr（OH）₃]=1.0×10^-32．
（2）常溫下，向50mL 0.05mol•L^-1的Cr₂（SO₄）₃溶液中加入1.0mol•L^-1的NaOH溶液50mL，充分反應(yīng)后，溶液pH為13.5．
（3）為了測定工業(yè)廢水中Na₂Cr₂O₇的濃度，進(jìn)行如下步驟：
Ⅰ．取100mL濾液；
Ⅱ．用c mol•L^-1的標(biāo)準(zhǔn)KMnO₄酸性溶液滴定b mL一定濃度的FeSO₄溶液，消耗KMnO₄溶液b mL；
Ⅲ．取b mL濾液，用上述FeSO₄溶液滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗d mL FeSO₄溶液．
①步驟Ⅱ中的滴定過程應(yīng)選用酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管，滴定管裝液前的操作是潤洗
②步驟Ⅲ的濾液中Na₂Cr₂O₇的含量為$\frac{5cd}{6b}$mol•L^-1．
（4）根據(jù)2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O設(shè)計(jì)圖示裝置（均為惰性電極）電解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇，圖中右側(cè)電極連接電源的正極，其電極反應(yīng)為4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）常溫下，Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol/L） 時(shí)，溶液的pH為5，據(jù)此計(jì)算Cr（OH）₃的溶度積常數(shù)；
（2）50mL 0.05mol/L的Cr₂（SO₄）₃溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液50mL，則混合后溶液中c（Cr³⁺）=0.05mol/L，c（OH^-）=0.5mol/L，發(fā)生反應(yīng)：Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃，根據(jù)方程式計(jì)算；
（3）①步驟Ⅱ中所用的標(biāo)準(zhǔn)液為酸性高猛酸鉀溶液，具有強(qiáng)氧化性，需選用酸式滴定管，滴定管裝液前的操作是潤洗；
②根據(jù)氧化還原反應(yīng)過程電子得失守恒計(jì)算；
（4）根據(jù)裝置圖分析，右側(cè)CrO₄^-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，左側(cè)NaOH稀溶液轉(zhuǎn)變?yōu)镹aOH濃溶液，則發(fā)生的反應(yīng)應(yīng)為2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，所以左側(cè)為陰極，右側(cè)為陽極，電解池陽極與外電源正極相連，陽極為物質(zhì)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）常溫下，Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol/L） 時(shí)，溶液的pH為5，溶液中c（OH^-）=10^-9mol/L，c（Cr³⁺）=10^-5mol/L，則常溫下，Cr（OH）₃的溶度積常數(shù)K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）c³（OH^-）=1.0×10^-32，
故答案為：1.0×10^-32；
（2）50mL 0.05mol/L的Cr₂（SO₄）₃溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液50mL，則混合后溶液中c（Cr³⁺）=0.05mol/L，c（OH^-）=0.5mol/L，發(fā)生反應(yīng)：Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃，則反應(yīng)后c（OH^-）=0.5mol/L-0.15mol/L=0.35mol/L，所以充分反應(yīng)后，溶液pH=14-pOH=14+lgc（OH^-）=13.5，
故答案為：13.5；
（3）①步驟Ⅱ中所用的標(biāo)準(zhǔn)液為酸性高猛酸鉀溶液，具有強(qiáng)氧化性，需選用酸式滴定管，滴定管裝液前的操作是潤洗，
故答案為：酸式；潤洗；
②c mol/L的標(biāo)準(zhǔn)KMnO₄酸性溶液滴定b mL一定濃度的FeSO₄溶液，消耗KMnO₄溶液b mL，Mn從+7價(jià)降為+2價(jià)，F(xiàn)e從+2價(jià)升為+3價(jià)，根據(jù)電子得失守恒，存在反應(yīng)關(guān)系：MnO₄^-～～～5Fe²⁺，則滴定所用的FeSO₄的濃度為c（Fe²⁺）=5cmol/L，取b mL濾液，用上述FeSO₄溶液滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗d mL FeSO₄溶液，Cr從+6價(jià)降為+3價(jià)，F(xiàn)e從+2價(jià)升為+3價(jià)，根據(jù)電子得失守恒，存在反應(yīng)關(guān)系：Cr₂O₇^2-～～～6Fe²⁺，則bmL溶液中Na₂Cr₂O₇的含量為$\frac{\frac{1}{6}×5c×d}$=$\frac{5cd}{6b}$mol/L，
故答案為：$\frac{5cd}{6b}$；
（4）根據(jù)裝置圖分析，右側(cè)CrO₄^-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，左側(cè)NaOH稀溶液轉(zhuǎn)變?yōu)镹aOH濃溶液，則發(fā)生的反應(yīng)應(yīng)為2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，所以左側(cè)為陰極，右側(cè)為陽極，電解池陽極與外電源正極相連，陽極為物質(zhì)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，則其電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，
故答案為：正；4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了沉淀溶解平衡，溶度積常數(shù)的計(jì)算，酸堿滴定管的使用，酸堿滴定原理，電化學(xué)知識，電極反應(yīng)式的書寫，均為高頻考點(diǎn)，為常見題型，也是重點(diǎn)，題目難度不大，綜合了化學(xué)原理部分知識．