Question

铬是人体必需的微量元素，它与脂类代谢有密切联系，但铬过量会引起污染，危害人类健康。

（1）不同价态的铬毒性不同，三价铬对人体几乎无毒，六价铬的毒性约为三价铬的100倍。电镀厂产生的镀铜废水中往往含有一定量的Cr₂O₇^2-，处理该废水常用的流程如下图所示：

Na₂S₂O₃在此过程中表现________性。若向含Cr³⁺的废水中加入过量NaOH溶液，会得到NaCrO₂溶液，NaCrO₂中Cr元素的化合价为_________价，反应的离子方程式为______________________。

（2）交警常用一种“酒精检测仪”检测司机是否酒后驾车。其反应原理如下，请配平该反应方程式：

（_____）CrO₃ +（_____）CH₃CH₂OH +（_____）H₂SO₄ —（_____）CH₃CHO + （_____）Cr₂(SO₄)₃+（_____）H₂O

（3）已知存在平衡：2CrO₄^2-+2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O。向K₂Cr₂O₇溶液中加入Ba(NO₃)₂和Pb(NO₃)₂溶液，可析出BaCrO₄和PbCrO₄两种沉淀，反应的离子方程式为 （任意写出其中一种即可）。此时溶液中c(Pb²⁺)：c(Ba²⁺)=_________________。

已知Ksp（BaCrO₄）=1.25×10^-10；Ksp（PbCrO₄）=2.75×10^-13；

（4）工业上以铬酸钾（K₂CrO₄）为原料，采用电化学法制备K₂Cr₂O₇，制备装置如图所示（阳离子交换膜只允许阳离子透过）。通电后阳极的电极反应式为____________________。请结合方程式解释反应一段时间后，在阴极室得到浓KOH溶液的原因____________________。

Answer

还原 +3 Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O 2 3 3 3 3 6 Cr2O72-+H2O+2Ba2+=2BaCrO4↓+2H+（或Cr2O72-+H2O+2 Pb2+=2PbCrO4↓+2H+） 2.2×10-3 2H2O-4e-=O2↑+4H+（或4OHˉ—4e-=O2↑+2 H2O），阴极室发生反应2H2O+ 2e-= H2↑+2OH-，c(OHˉ)增大；K+穿过阳离子交换膜进入阴极室，与OHˉ共同得到KOH

【解析】

(1)Na2S2O3是还原剂，把NaCrO2中Cr元素还原为+3价，生成的Cr3+与过量NaOH溶液反应生成CrO2-；

(2)该反应中Cr元素化合价由+6价变为+3价，C2H5OH中C元素化合价由-2价变为-1价，转移电子总数为6，据电子守恒、原子守恒配平方程式；

(3)根据浓度对平衡移动的影响规律进行分析；根据c(Pb2+)：c(Ba2+)==Ksp(PbCrO4)：Ksp(BaCrO4)进行计算；

(4)阳极发生氧化反应，OHˉ失电子生成O2，阴极室发生还原反应生成氢气，c（OH-）增大，K+穿过阳离子交换膜进入阴极室。

(1)Na2S2O3与六价铬发生氧化还原反应将六价的还原成+3价，所以Na2S2O3是还原剂，NaCrO2中Cr元素的化合价为+3价，向含Cr3+的废水中加入过量NaOH溶液，反应方程式为Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O；

(2)该反应中Cr元素化合价由+6价变为+3价，C2H5OH中C元素化合价由-2价变为-1价，转移电子总数为6，根据转移电子相等知，CrO3的计量数是2，C2H5OH的计量数是3，再结合原子守恒配平方程式为2CrO3 +3CH3CH2OH +3H2SO4 ＝3CH3CHO+3Cr2(SO4)3+6H2O；

(3)加入Ba（NO3）2和Pb（NO3）2溶液，平衡：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O向逆反应方向移动，所以反应的离子方程式为Cr2O72-+H2O+2Ba2+=2BaCrO4↓+2H+（或Cr2O72-+H2O+2Pb2+=2PbCrO4↓+2H+）；c(Pb2+)：c(Ba2+)==Ksp(PbCrO4)：Ksp(BaCrO4)=2.75×10−13：1.25×10−10=2.2×10-3；

(4)阳极发生氧化反应，电极反应式为4OHˉ-4e-=O2↑+2 H2O，阴极室发生反应2H2O+ 2e-= H2↑+2OH-，c（OH-）增大；K+穿过阳离子交换膜进入阴极室。

【点晴】

答题时注意沉淀溶解平衡的理解与计算，掌握基础是关键。难点是氧化还原反应方程式的配平。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。配平的步骤：(1)标好价：正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。(2)列变化：列出元素化合价升高和降低的数值。(3)求总数：求元素化合价升高数和降低数的总数，确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。(4)配系数：用观察法配平其他各物质的化学计量数。(5)细检查：利用“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，逐项检查配平的方程式是否正确。