Question

6．鉻（Cr）是周期表中VIB族元素，化合價可以是 0～+6 的整數(shù)價態(tài)．回答下列問題：
（1）某鉻化合物的化學式為 Na₃CrO₈，其陰離子結(jié)構(gòu)可表示為，則Cr的化合價為+5．
（2）在如圖裝置中，觀察到Cu電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡，Cr電極周圍出現(xiàn)天藍色（Cr²⁺），而后又變成綠色 （Cr³⁺）．該電池總反應的過程表示為：Cr+2H⁺=Cr²⁺+H₂↑，2Cr²⁺+2H⁺=2Cr³⁺+H₂．左側(cè)燒杯溶液中c（Cl^-）增大（填“增大”，“減小”或“不變”）．
（3）已知K_sp（BaCrO₄）=1.2×10^-10，K_sp（PbCrO₄）=2.8×10^-13，K_sp（Ag₂CrO₄）=2，.0×10^-12．某溶液中含有Ba²⁺、Pb²⁺、Ag⁺，濃度均為0.01mol/L，向該溶液中逐滴入 0.01mol/L Na₂CrO₄溶液時，三種陽離子產(chǎn)生沉淀的先后順序為Pb²⁺、Ba²⁺、Ag⁺．
（4）在溶液中存在如下平衡：
CrO₄^2-+H⁺?HCrO₄^-  K₁=10^5.9；
Cr₂O₇^2-+H₂O?2HCrO₄^-  K=10^-2.2
則反應：2CrO₄^2-+H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O的平衡常數(shù)K=10¹⁴．
（5）CrO₄^2-呈四面體構(gòu)型，結(jié)構(gòu)為．CrO₇^2-由兩個CrO₄^2-四面體組成，這兩個CrO₄^2-四面體通過共用一個角頂氧原子彼連，結(jié)構(gòu)為．則由n（n＞1）個CrO₄^2-通過角頂氧原子連續(xù)的鏈式結(jié)構(gòu)的化學式為Cr_nO_（3n+1）^2-．
（6）CrO₃是H₂CrO₄的酸醉，受熱易分解．把一定量的 CrO₃加熱至790K時，殘留固體的質(zhì)量為原固體質(zhì)量 76%．寫出 CrO₃受熱分解化學方程式：4CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化合物化合價代數(shù)和為0結(jié)合陰離子結(jié)構(gòu)為解答；
（2）根據(jù)觀察到Cu電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡則有氫氣生成，Cr電極周圍出現(xiàn)天藍色（Cr²⁺），而后又變成綠色 （Cr³⁺），說明鉻先失電子生成二價鉻，后又失電子生成三價鉻；根據(jù)陰離子移向陰極判斷左側(cè)燒杯溶液中c（Cl^-）；
（3）析出沉淀時，BaCrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（BaCrO{\;}_{4}）}{c（Ba{\;}^{2+}）}$，PbCrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（PbCrO{\;}_{4}）}{c（Pb{\;}^{2+}）}$，Ag₂CrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（Ag{\;}_{2}CrO{\;}_{4}）}{c（Ag{\;}^{+}）{\;}^{2}}$，c（CrO₄^2-）越小，先生成沉淀；
（4）根據(jù)K=$\frac{c（Cr{\;}_{2}O{\;}_{7}{\;}^{2-}）}{c（CrO{\;}_{4}{\;}^{2-}）{\;}^{2}c（H{\;}^{+}）{\;}^{2}}$進行計算；
（5）根據(jù)兩個CrO₄^2-四面體通過共用一個角頂氧原子彼連，結(jié)構(gòu)為，則兩個CrO₄^2-每共用一個角頂氧原子，就少一個氧原子，所以由n（n＞1）個CrO₄^2-通過角頂氧原子連續(xù)的鏈式，則少n-1個氧原子，據(jù)此書寫；
（6）設三氧化鉻的質(zhì)量為100g，則生成固體的質(zhì)量為：100g×76%=76g，Cr的質(zhì)量沒有變，所以生成物中Cr的質(zhì)量為52g，氧元素的質(zhì)量為16，兩者的個數(shù)比為$\frac{52}{52}$：$\frac{76-52}{16}$=2：3，由此確定生成物的化學式書寫方程式．

解答 解：（1）因為化合物化合價代數(shù)和為0，又化學式Na₃CrO₈中陰離子結(jié)構(gòu)可表示為，則氧為-1價，鈉為+1價，所以鉻為+5，故答案為：+5；
（2）因為觀察到Cu電極上產(chǎn)生大量的無色氣泡即右側(cè)為正極有氫氣生成，Cr電極周圍出現(xiàn)天藍色（Cr²⁺，而后又變成綠色 （Cr³⁺），說明鉻先失電子生成二價鉻，后又失電子生成三價鉻，所以電池總反應的過程表示為Cr+2H⁺=Cr²⁺+H₂↑，2Cr²⁺+2H⁺=2Cr³⁺+H₂；又陰離子移向陰極，所以左側(cè)燒杯溶液中c（Cl^-）增大；故答案為：Cr+2H⁺=Cr²⁺+H₂↑；增大；
（3）析出沉淀時，BaCrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（BaCrO{\;}_{4}）}{c（Ba{\;}^{2+}）}$=$\frac{1.2×10{\;}^{-10}}{0.01}$=1.2×10^-8mol/L，PbCrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（PbCrO{\;}_{4}）}{c（Pb{\;}^{2+}）}$=$\frac{2.8×10{\;}^{-13}}{0.01}$=2.8×10^-11mol/L，Ag₂CrO₄溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（Ag{\;}_{2}CrO{\;}_{4}）}{c（Ag{\;}^{+}）{\;}^{2}}$=$\frac{2.0×10{\;}^{-12}}{0.01{\;}^{2}}$=2×10^-8mol/L，因為c（CrO₄^2-）越小，先生成沉淀，所以三種陽離子產(chǎn)生沉淀的先后順序為Pb²⁺、Ba²⁺、Ag⁺，故答案為：Pb²⁺、Ba²⁺、Ag⁺；
（4）2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O的平衡常數(shù)K=$\frac{c（Cr{\;}_{2}O{\;}_{7}{\;}^{2-}）}{c（CrO{\;}_{4}{\;}^{2-}）{\;}^{2}c（H{\;}^{+}）{\;}^{2}}$=$\frac{{K}_{1}{\;}^{2}}{K}$=$\frac{（10{\;}^{5.9}）{\;}^{2}}{10{\;}^{-2.2}}$=10¹⁴，故答案為：10¹⁴；
（5）由兩個CrO₄^2-四面體通過共用一個角頂氧原子彼連，結(jié)構(gòu)為，則兩個CrO₄^2-每共用一個角頂氧原子，就少一個氧原子，所以由n（n＞1）個CrO₄^2-通過角頂氧原子連續(xù)的鏈式，則少n-1個氧原子，則由n（n＞1）個CrO₄^2-通過角頂氧原子連續(xù)的鏈式結(jié)構(gòu)的化學式為Cr_nO_（3n+1）^2-，故答案為：Cr_nO_（3n+1）^2-；
（6）由CrO₃加熱至790K時，殘留固體的質(zhì)量為原固體質(zhì)量76%，設三氧化鉻的質(zhì)量為100g，則生成固體的質(zhì)量為：100g×76%=76g，Cr的質(zhì)量沒有變，所以生成物中Cr的質(zhì)量為52g，氧元素的質(zhì)量為16，兩者的個數(shù)比為$\frac{52}{52}$：$\frac{76-52}{16}$=2：3，所以生成的固體的成分是Cr₂O₃，則反應方程式為：4CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑，
故答案為：4CrO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₂O₃+3O₂↑．

點評 本題考查了電解反應式的書寫、沉淀溶解平衡Ksp的有關(guān)計算、氧化還原反應方程式的書寫等，同時考查學生獲取信息、加工信息能力，需要學生具備扎實的基礎，題目難度中等．