Question

14．鉻是水體的主要的污染物之一，可以導(dǎo)致水生生物死亡．化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，如使某步中的有害產(chǎn)物作為另一步的反應(yīng)物，形成一個(gè)循環(huán)，就可不再向環(huán)境排放該有害物質(zhì)．例如處理鉻的實(shí)驗(yàn)循環(huán)示意圖如下：

（1）在如圖所示的編號(hào)步驟中，其中反應(yīng)①所用的試劑是硫酸酸化的H₂O₂，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O．
（2）現(xiàn)有含Cr³⁺和Fe³⁺的溶液，使用NaOH溶液和鹽酸，可將這兩種離子相互分離，根據(jù)上圖信息分析，在涉及的過(guò)濾操作中，上述兩種離子的存在形態(tài)分別是CrO₂^-、Fe（OH）₃．  （寫(xiě)化學(xué)式）
（3）鉻的化合價(jià)除了示意圖中涉及的+3和+6外，還有0、+2、+4和+5等．
現(xiàn)有24mL濃度為0.05mol•L^-1的Na₂SO₃溶液恰好與20mL濃度為0.02mol•L^-1的Na₂Cr₂O₇溶液完全反應(yīng)．已知Na₂SO₄被Na₂Cr₂O₇氧化為Na₂SO₄，則元素Cr在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為+3．
（4）步驟⑤應(yīng)該加入氧化劑（填“還原”或“氧化”）．

Answer 1

分析 （1）H₂O₂既具有氧化性，又具有還原性；Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)氧化性，能將H₂O₂氧化為O₂，反應(yīng)中+6價(jià)Cr元素被還原為+3價(jià)；
（2）從反應(yīng)③可以看出，Cr（OH）₃可以與NaOH溶液反應(yīng)生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺時(shí)，可以加入過(guò)量的NaOH溶液，使Cr³⁺轉(zhuǎn)化為CrO，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，在過(guò)濾得到的Fe（OH）₃中加入鹽酸即得到FeCl₃溶液；
（3）Na₂SO₃被氧化為Na₂SO₄，S元素化合價(jià)由+4價(jià)升高為+6價(jià)；Na₂Cr₂O₇中Cr元素發(fā)生還原反應(yīng)，令Cr元素在產(chǎn)物中的化合價(jià)為a價(jià)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算a的值；
（4）根據(jù)元素化合價(jià)的變化確定需要加入的試劑．

解答 解：（1）H₂O₂既具有氧化性，又具有還原性；Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)氧化性，能將H₂O₂氧化為O₂，反應(yīng)中+6價(jià)Cr元素被還原為+3價(jià)，離子反應(yīng)為Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O，故答案為：Cr₂O₇^2-+8H⁺+3H₂O₂═2Cr³⁺+3O₂↑+7H₂O；
（2）從反應(yīng)③可以看出，Cr（OH）₃可以與NaOH溶液反應(yīng)生成NaCrO₂，所以除去Fe³⁺中的Cr³⁺時(shí)，可以加入過(guò)量的NaOH溶液，使Cr³⁺轉(zhuǎn)化為CrO，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，在過(guò)濾得到的Fe（OH）₃中加入鹽酸即得到FeCl₃溶液，故答案為：CrO₂^-；Fe（OH）₃；　
（3）令Cr元素在產(chǎn)物中的化合價(jià)為a價(jià)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則：24×10^-3L×0.05mol/L×（6-4）=20×10^-3L×0.02mol/L×2×（6-a），解得a=+3，
故答案為：+3；
（4）步驟⑤中，Cr元素的化合價(jià)從+3升高到了+6價(jià)，所以需要加入氧化劑，故答案為：氧化．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及實(shí)驗(yàn)操作、離子方程式的書(shū)寫(xiě)、電子守恒的計(jì)算等，題目難度中等，解答本題，要充分把握題給信息，牢固掌握物質(zhì)的性質(zhì)．