Question

铬是用途广泛的金属元素，但在生产过程中易产生有害的含铬工业废水。

（1）还原沉淀法是处理含Cr2O72－和CrO42－工业废水的一种常用方法，其工艺流程为：

其中第Ⅰ步存在平衡：2Cr₂O₄^2－（黄色）＋2H^＋Cr₂O₇^2－（橙色）＋H₂O

①若平衡体系的pH＝0，该溶液显__________色。

②根据 2Cr₂O₄^2－（黄色）＋2H^＋Cr₂O₇^2－（橙色）＋H₂O设计如图装置（均为惰性电极）电解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇。Na₂Cr₂O₇中铬元素的化合价为_________，图中右侧电极连接电源的_________极，其电极反应式为_________________。

③第Ⅱ步反应的离子方程式：_________________________。

（2）CrO₃具有强氧化性，遇到有机物（如酒精）时，猛烈反应以至着火。若该过程中乙醇被氧化成乙酸，CrO₃被还原成绿色的Cr₂(SO₄)₃。完成该反应的化学方程式：

（3）CrO₃的热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率随温度的变化如图所示。B点时剩余固体的成分是____________（填化学式）。

Answer

（1）①橙；②+6，正极；4OH--4e-=O2↑+2H2O；③6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O

（2）4,3,6,2,3,9H2O；（3）Cr2O3.

【解析】

试题分析：（1）①若平衡体系的pH=0，溶液酸性较强，平衡2Cr2O42－（黄色）＋2H＋Cr2O72－（橙色）＋H2O正向移动，溶液呈橙色；

②由化合价代数和为0可知Na2Cr2O7中铬元素的化合价为+6价，根据2Cr2O42－（黄色）＋2H＋Cr2O72－（橙色）＋H2O设计图示装置（均为惰性电极）电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，需要通过电解生成H+提高溶液的酸性，说明该电极是阳极，连接电源的正极，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O；

③亚铁离子与Cr2O72-发生氧化还原反应，反应的离子方程式为6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；

（2）CrO3具有强氧化性，遇到有机物（如酒精）时，乙醇被氧化成乙酸，碳的平均化合价从-2价升高到0，1个乙醇化合价变化4，CrO3被还原成绿色的硫酸铬，铬的化合价从+6价降低到+3价，1个CrO3化合价变化3，两者的最小公倍数是12，再根据原子守恒得4CrO3+3C2H5OH+6H2SO4=2Cr2（SO4）3+3CH3COOH+9H2O；

（3）设固体质量为100g，B点时固体的质量为：100g×76%=76g，Cr的质量没有变，所以生成物中Cr的质量为52g，氧元素的质量为24g，两者的个数比为＝2：3，所以B点时剩余固体的成分是Cr2O3，所以加热到 750K 时成分是Cr2O3。

【考点定位】本题综合考查较为综合，涉及化学平衡原理、氧化还原反应、离子方程式的书写等内容

【名师点晴】该题为高频考点，侧重于反应原理的应用的考查，分析时要根据题给信息，结合相关原理进行解答。掌握氧化还原反应的有关概念、应用以及电化学原理等是解答的关键，难点是氧化还原反应方程式的配平和化学式计算。氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移，而氧化剂得电子的总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数)，根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。有关化学式的计算要注意利用好守恒法。