Question

2012年10月8日发布的修订版《机动车驾驶证申领和使用规定》，以其对违章驾驶员的严厉惩罚被人们称为“史上最严交规”，其中饮酒后驾驶机动车的一次记12分。利用如下测试管可检测司机是否酒后驾车，化学原理如下：

金属铬在化合物中主要有+3价和+6价两种价态。+6价铬化合物K₂CrO₄和K₂Cr₂O₇在水溶液中分别呈黄色和橙色，它们在溶液中存在如下平衡关系：2CrO₄^2-+2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O在酸性条件下+6价铬化合物具有强氧化性，可以将C₂H₅OH氧化为CH₃COOH，本身被还原为Cr³⁺，Cr³⁺在水溶液中呈灰绿色。

（1）根据上述条件可知，在强酸性条件下+6价铬主要以      （填“CrO^2-₄”或“Cr₂O^2-₇”）形式存在。如果司机酒后驾车，则测试管中的现象是    且超过法定警界线，反应的离子方程式为          。

（2）研究发现+6价铬的毒性为+3价铬的毒性的100～200倍，有多种方法可以将废水中的+6价铬转化为+3价铬以降低毒性。其中两种方法如下：

方法一：电化学方法。将含Cr₂O^2-₇的酸性废水加适量NaCl搅拌均匀并以Fe作电极进行电解。在阳极产生的Fe²⁺将Cr₂O^2-₇还原为Cr³⁺，在电解过程中溶液的pH不断上升，最终Cr³⁺和Fe³⁺以Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀的形式析出。

①请分析溶液pH不断上升的原因：                  。

②已知Fe³⁺和Cr³⁺变为Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀的pH如下表：

当溶液的pH范围为____时，溶液中Fe³⁺已沉淀完全而Cr³⁺还没有开始沉淀。

③当电路中通过3mol电子时，理论可还原Cr₂O^2-₇的物质的量为    mol。

方法二：还原沉淀法。将l0ml某含铬（Cr₂O^2-₇）废水用硫酸亚铁铵[FeSO₄·(NH₄)₂SO₄·6H₂O]处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀，该沉淀经干燥后为nmolFeO·Fe_yCr_xO₃。

④不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是

A．反应中发生转移的电子个数为3nx

B．该废水中c（Cr₂O^2-₇）为50nx mol/L

C．消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n（l+y）mol

D．在FeO·Fe_yCr_xO₃中，x+y=2

Answer

（14分）

（1）Cr2O2-7 ；灰绿色；3C2H5OH+2 Cr2O2-7 +16H+ =3CH3COOH+4 Cr3+ +11H2O；

（2）①电解时阴极消耗H+，Cr2O2-7还原为Cr3+ 也消耗H+，所以pH不断上升；

②3.7＜pH＜ 8.5；③0.25 mol；④A

【解析】

试题分析：

（1）因为在强酸性溶液中；2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O平衡向右移动；

Cr2O2-7与C2H5OH反应生成Cr3+ 所以呈灰绿色；

根据氧化还原反应配平得 3C2H5OH+2 Cr2O2-7 +16H+ =3CH3COOH+4 Cr3+ +11H2O；

（2）①电解时阴极的电极反应方程式为2H+ +2e=H2 另外溶液中还发生Cr2O72- +6 Fe2++14 H+ = 2Cr3+                              

+6 Fe3+ +7 H2O

②3.7＜pH＜8.5，溶液中Fe3+已沉淀完全而Cr3+还没有开始沉淀；

③当电路中通过3mol电子时，会产生1.5mol Fe2+ ，再根据Cr2O72- +6 Fe2++14 H+ = 2Cr3+ +6 Fe3+ +7 H2O还原的Cr2O72- 为0.25mol ；

④反应中发生转移的电子个数为ny；

考点：本题以探究实验为基础，考察学生对氧化还原反应的掌握情况。