Question

重铬酸钾又名红矾钾，是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾为原料，采用电化学制备重铬酸钾。制备装置如下图所示：

制备原理：2CrO（黄色）+2H⁺⇌Cr₂O （橙色）+H₂O

（1）通电后阳极室产生的现象为_____________，电极反应式是__________。

（2）该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO+4H₂O=2Cr₂O+4OH^-+2H₂↑+O₂↑，若实验开始时在右室中加入38.8 g K₂CrO₄，t分钟后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3：2，则溶液中K₂CrO₄和K₂Cr₂O₇的物质的量之比为________；该过程中反应转移的电子数目为___________；此时阳极室与阴极室溶液质量变化之差（△m_阴极室-△m _阳极室）为____g。

Answer

惰性电极上有气泡产生，阳极区溶液由黄色变为橙色 2H2O-4e－＝O2↑＋4H+ 2：1 0.1NA 8.5

【解析】

装置为电解装置，且阳极为惰性电极，则阳极中水电离的氢氧根离子失电子生成氧气，阴极为水电离的氢离子得电子生成氢气，溶液中的钾离子向阴极移动。

(1)根据电解装置，阳极为惰性电极，则溶液中的水电离的氢氧根离子失电子生成氧气，则阳极区酸性增强，2CrO(黄色)+2H+⇌Cr2O(橙色)+H2O正向移动，溶液由黄色变色橙色，电极反应式为2H2O-4e－＝O2↑＋4H+；

(2) 38.8 g K2CrO4的物质的量为0.2mol，钾离子的物质的量为0.4mol，电解过程中Cr元素的物质的量不变，钾离子向阴极移动，已知t分钟后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3：2，即钾离子的物质的量为0.3mol，2n(K2CrO4)+2n(K2Cr2O7)=0.3mol，n(K2CrO4)+2n(K2Cr2O7)=0.2mol，可得n(K2CrO4)=0.1mol，n(K2Cr2O7)=0.05mol，溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为2：1；根据钾离子的物质的量的改变，反应中转移电子为0.1mol，即0.1NA；此时阳极产生0.8g氧气，减少3.9g钾离子，阳极的质量变化(减小)为(0.8+3.9)g=4.7g;阴极产生0.1g氢气，增加3.9g钾离子，阴极的质量变化（增加）为3.9g-0.1g=3.8g，则阳极室与阴极室溶液质量变化之差为3.8g-(-4.7g)=8.5g。