Question

【題目】重鉻酸鉀常用作有機(jī)合成的氧化劑和催化劑等。由含鉻廢液(主要含Cr3+、Fe3+、K+、SO42-等)制備K2Cr2O7的流程如圖所示。

已知：i.在酸性條件下，H2O2能將Cr2O72-還原為Cr3+。

ii.相關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子	Fe3+	Cr3+
開始沉淀的pH	1.5	4.9
沉淀完全的pH	2.8	6.8

回答下列問題：

(1)濾渣①的主要成分為_________(填化學(xué)式)。

(2)"氧化”步驟中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________。

(3)“加熱"操作的目的是_________。

(4)“酸化"過程中發(fā)生的反應(yīng)為2CrO42- +2H+Cr2O72-+ H2O (K=4.0×1014L3·mol -3)。已知“酸化”后溶液(pH=1)中c(Cr2O72- )=6. 4×10-3 mol·L-1，則溶液中c(CrO42-)=_______。

(5)可利用微生物電池將鍍鉻廢水中的Cr2O72-催化還原，其工作原理如圖所示：

在該電池中，b作______極，a極的電極反應(yīng)為__________

(6)K2 Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液還可用于測定市售硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O3·5H2O，M=248 g·mol -1)的純度。測定步驟如下：

i.溶液配制：稱取1.2400g市售硫代硫酸鈉晶體樣品，用新煮沸并冷卻的蒸餾水在燒杯中溶解，完全溶解后.全部轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中.加蒸餾水至刻度線。

ii.滴定：取0.01000 mol. L-1的K2Cr2 O7標(biāo)準(zhǔn)溶液20. 00 mL，稀硫酸酸化后加入過量KI溶液，發(fā)生反應(yīng)(Cr2O72-被還原成Cr3+ ，I-被氧化成I2)。然后用硫代硫酸鈉樣品溶液滴定至淡黃綠色，發(fā)生反應(yīng)：I2+2S2O32 - =S4O62-+2I-。加入淀粉溶液作為指示劑，繼續(xù)滴定，當(dāng)溶液藍(lán)色褪去.即為終點(diǎn)。平行滴定3次，樣品溶液的平均用量為25.00mL。

①稀硫酸酸化的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液與KI溶液反應(yīng)的離子方程式為_________

②該市售硫代硫酸鈉晶體樣品的純度為_______%(保留1位小數(shù))。

Answer 1

【答案】Cr(OH)3、Fe(OH)3 2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-=2CrO42-+8H2O 除去過量的H2O2 正 CH3COOH8e+2H2O=2CO2↑+8H+ Cr2O72-+14H++6I-=3I2+2Cr3++7H2O 96.0

【解析】

含鉻廢液（主要含Cr3+、Fe3+、K+、SO42-等）制備K2Cr2O7的流程：廢液與足量KOH反應(yīng)生成沉淀Cr（OH）3、Fe（OH）3，過濾得到濾渣①Cr（OH）3、Fe（OH）3混合物，除去K+、SO42-等離子，堿性條件下在濾渣中加入過氧化氫氧化Cr（OH）3生成K2CrO4，過濾除去Fe（OH）3，得到K2CrO4濾液②，加熱除去過量過氧化氫，防止后續(xù)加酸時(shí)H2O2能將Cr2O72-還原為Cr3+，加酸調(diào)pH=1，使K2CrO4溶液轉(zhuǎn)化為K2Cr2O7溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到K2Cr2O7晶體，以此解答。

（1）根據(jù)形成氫氧化物沉淀的pH范圍知濾渣①成分為Cr（OH）3、Fe（OH）3混合物，故答案為：Cr(OH)3、Fe(OH)3；

（2）“氧化”步驟中，堿性條件下，過氧化氫氧化Cr(OH)3，生成K2Cr2O7溶液，結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒得化學(xué)方程式為2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH=2K2CrO4+8H2O，則離子方程式為：2Cr(OH)3+3H202+4OH-=2CrO42-+8H20，故答案為：2Cr(OH)3+3H2O2+4OH-=2CrO42-+8H2O；

（3）因?yàn)樵谒嵝詶l件下，H2O2能將Cr2O72-還原為Cr3+，為防止后續(xù)“酸化”步驟中Cr2O72-將Cr2O72-還原為Cr3+而混入雜質(zhì)，所以酸化之前必須除去H2O2，并且H2O2對熱不穩(wěn)定、易分解，通過加熱可除去，故答案為：除去過量的H2O2；

（4）“酸化”后溶液(pH=1)，即c(H+)=0.1mol/L，反應(yīng)2CrO42- +2H+Cr2O72-+ H2O K=，則，故答案為：；

（5）b極上Cr2O72被還原，應(yīng)為正極反應(yīng)，則a為負(fù)極，乙酸被氧化生成二氧化碳，電極方程式為：CH3COOH8e+2H2O=2CO2↑+8H+，故答案為：正；CH3COOH8e+2H2O=2CO2↑+8H+；

（6）①在酸性條件下，Cr2O72-被還原成Cr3+ ，I-被氧化成I2，同時(shí)有水生成，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒配平反應(yīng)得：Cr2O72-+14H++6I-=3I2+2Cr3++7H2O，故答案為：Cr2O72-+14H++6I-=3I2span>+2Cr3++7H2O；

②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移守恒得：n(I2)=3n(Cr2O72-)=3×0.01000 mol. L-1×0.02L=0.0006mol，根據(jù)I2+2S2O32 - =S4O62-+2I-得：n(Na2S2O3)=2n(I2)= 0.0006mol×2=0.0012mol，則該市售硫代硫酸鈉晶體樣品的純度為，故答案為：96.0%。