Question

【題目】鉻是常見的過渡金屬之一,研究鉻的性質(zhì)具有重要意義。

（1）在上圖裝置中，觀察到裝置甲銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣體；而裝置乙中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量紅棕色氣體。由此可得到的結(jié)論_______________。

（2）工業(yè)上使用下圖裝置，采用石墨作電極電解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7,其轉(zhuǎn)化原理為_____。

（3）CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它們是工業(yè)廢水造成鉻污染的主要原因。要將Cr(VI)轉(zhuǎn)化為Cr(III)常見的處理方法是電解法和鐵氧磁體法。

①電解法：將含Cr2O72-的廢水通入電解槽內(nèi)，用鐵作陽極，在酸性環(huán)境中，加入適量的NaC1進(jìn)行電解，使陽極生成的Fe2+和Cr2O72-發(fā)生反應(yīng)，其離子方程式為___________。陰極上Cr2O72-、H+、Fe3+都可能放電。若Cr2O72-放電，則陰極的電極反應(yīng)式為_________；若H+放電，則陰極區(qū)形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀。

②鐵氧磁體法：在含Cr(VI)的廢水中加入綠礬，在pH＜4時(shí)發(fā)生反應(yīng)使Cr(VI)轉(zhuǎn)化為Cr(III),調(diào)節(jié)溶液pH為6～8，使溶液中的Fe(I)、Fe(Ⅱ)、Cr(III)析出組成相當(dāng)于Fe(Ⅱ)[Fe(III)x·Cr (III)2-x]O4(鐵氧磁體 的沉淀，則鐵氧磁體中x=_________。

Answer 1

【答案】由裝置甲知鉻的金屬活動(dòng)性比銅強(qiáng)；由裝置乙知常溫下鉻在濃硝酸中鈍化 陽極4OH-－4e－＝O2↑＋2H2O，使c(H+)增大，從而導(dǎo)致2CrO42-+2H+＝Cr2O72-+H2O反應(yīng)發(fā)生 Cr2O72-+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2O Cr2O72-+6e-+14H+＝2Cr3++7H2O 1.5

【解析】

（1）原電池中，負(fù)極上是失電子的氧化反應(yīng)，裝置甲銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣體，說明金屬銅是正極；裝置乙中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量紅棕色氣體二氧化氮產(chǎn)生，則金屬鉻是正極；

（2）電解池中陽極是溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣，溶液酸性增強(qiáng)，據(jù)此解答；

（3）①重鉻酸根離子具有強(qiáng)的氧化性，可以將亞鐵離子氧化，發(fā)生氧化還原反應(yīng)；根據(jù)電荷和原子守恒書寫陰極電極反應(yīng)式；

②根據(jù)①的反應(yīng)中鐵離子與鉻離子的物質(zhì)的量之比列式計(jì)算鐵氧磁體中x。

（1）原電池中，負(fù)極上是失電子的氧化反應(yīng)，裝置甲銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣體，說明金屬銅是正極；裝置乙中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量紅棕色氣體二氧化氮產(chǎn)生，是硝酸得到電子產(chǎn)生的二氧化氮，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極，則金屬鉻是正極，由此可得到的結(jié)論是：由裝置甲知鉻的金屬活動(dòng)性比銅強(qiáng)，由裝置乙知常溫下鉻在濃硝酸中鈍化；

（2）石墨電極電解Na2CrO4溶液，實(shí)現(xiàn)了Na2CrO4到Na2Cr2O7的轉(zhuǎn)化，這是由于電解池中陽極是溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣：4OH-－4e－＝O2↑＋2H2O，溶液酸性增強(qiáng)，使c(H+)增大，從而導(dǎo)致2CrO42-+2H+＝Cr2O72-+H2O反應(yīng)發(fā)生，所以實(shí)現(xiàn)了Na2CrO4到Na2Cr2O7的轉(zhuǎn)化；

（3）①重鉻酸根離子具有強(qiáng)的氧化性，可以將亞鐵離子氧化，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)電子得失守恒、原子守恒和電荷守恒可知反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72-+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2O；在陰極上是溶液中的離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，若Cr2O72-放電，則陰極的電極反應(yīng)式為Cr2O72-+6e-+14H+＝2Cr3++7H2O；

②根據(jù)反應(yīng)Cr2O72-+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2O可知Cr3+和Fe3+的物質(zhì)的量之比為1：3，則：(2x)/x=1：3，解得x=1.5.