Question

元素铬(Cr)在自然界主要以+3价和+6价存在。请回答下列问题：

(1)+6价的Cr能引起细胞的突变而对人体不利，可用 Na₂SO₃ 将Cr₂O₇^2—还原为Cr³⁺。该反应的离子反应方程式为___________。

(2)利用铬铁矿(FeO•Cr₂O₃)冶炼制取金属铬的工艺流程如图所示：

①为加快焙烧速率和提高原料的利用率，可采取的措施之一是__________________________ 。

②“水浸”要获得浸出液的操作是_________________________________。浸出液的主要成分为Na₂CrO₄，向“滤液”中加入酸化的氯化钡溶液有白色沉淀生成，则 “还原”操作中发生反应的离子方程式为___。

③加热Cr(OH)₃可得到Cr₂O₃，从工业成本角度考虑，用Cr₂O₃制取金属Cr的冶炼方法是 _______。

(3)已知 Cr³⁺完全沉淀时溶液pH为5，（Cr³⁺浓度降至10^-5mol∙L^-1可认为完全沉淀）则Cr(OH)₃的溶度积常数 K_sp＝_______________。

(4)用石墨电极电解铬酸钠(Na₂CrO₄)溶液，可制重铬酸钠(Na₂Cr₂O₇)，实验装置如图所示(已知：2Cr+2H⁺Cr₂+ H₂O)。

①电极b连接电源的______极(填“正”或“负”) , b 极发生的电极反应式为_________________。

②电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na⁺物质的量由a mol变为b mol，则理论上生成重铬酸钠的物质的量是 _______________mol 。

Answer

Cr2O72—+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O 铬铁矿粉碎 过滤 8CrO42—+3S2-+20H2O=8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH- CO高温还原Cr2O3（热还原法） 1×10-32 正 2H2O-4e-=O2↑+4H+

【解析】

（1）分析元素化合价变化情况，依据得失电子守恒，原子个数守恒，得出离子反应方程式。

（2）①影响化学反应速率的因素：物质的表面积大小，表面积越大，反应速率越快。

②依据原子守恒和得失电子守恒，得出离子方程式。

③用Cr2O3制取金属Cr，可以采取CO高温还原Cr2O3（热还原法）。

（3）根据Ksp＝c(Cr3+)c3(OH-)求算。

（4）①根据装置图和离子放电顺序得出阳极的电极反应式。

②电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na+物质的量由a mol变为b mol，则溶液中移动的电荷为（a-b）mol，所以外电路转移的电子为（a-b）mol，阳极的电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，则阳极生成的氢离子为（a-b）mol。

（1）反应中铬元素化合价从+6价降为+3价，硫元素从+4价升高到+6价，依据得失电子守恒，原子个数守恒，离子反应方程式为Cr2O72—+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O，故答案为Cr2O72—+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O。

（2）①影响化学反应速率的因素：物质的表面积大小，表面积越大，反应速率越快，为加快焙烧速率和提高原料的利用率，可采取的措施将铬铁矿粉碎，故答案为铬铁矿粉碎。

②“水浸”要获得浸出液，要过滤出浸渣，采取的操作是过滤；浸出液的主要成分为Na2CrO4，向“滤液”中加入酸化的氯化钡溶液有白色沉淀生成，说明加入的Na2S被氧化成SO42-，Cr元素由+6价降为+3价，S元素由-2价升到+6价，依据原子守恒和得失电子守恒，得到反应为：8CrO42—+3S2-+20H2O=8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH-，故答案为过滤；8CrO42—+3S2-+20H2O=8Cr(OH)3↓+3SO42-+16OH-。

③从工业成本角度考虑，用Cr2O3制取金属Cr，可以采取CO高温还原Cr2O3（热还原法），故答案为CO高温还原Cr2O3（热还原法）。

（3）pH为5，c(OH-)=10-9，Ksp＝c(Cr3+)c3(OH-)=10-5×（10-9）3=1×10-32，故答案为1×10-32。

（4）①根据图示，在b极所在电极室得到Na2Cr2O7，根据2CrO42-+2H+ Cr2O72—+ H2O ，电解过程中b极c（H+）增大，则b极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，a是阴极，b是阳极，电极b连接电源的正极，故答案为正；2H2O-4e-=O2↑+4H+。

②电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na+物质的量由a mol变为b mol，则溶液中移动的电荷为（a-b）mol，阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则电路中通过电子物质的量为（a-b）mol；阳极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，则阳极生成的氢离子为（a-b）mol，结合2CrO42-+2H+ Cr2O72—+ H2O，所以阳极生成的Cr2O72—物质的量是mol，故答案为。