Question

【題目】鉻是人體必需的微量元素，它與脂類代謝有密切聯(lián)系，但鉻過量會引起污染，危害人類健康。

（1）不同價態(tài)的鉻毒性不同，三價鉻對人體幾乎無毒，六價鉻的毒性約為三價鉻的100倍。電鍍廠產(chǎn)生的鍍銅廢水中往往含有一定量的Cr2O72-，處理該廢水常用的流程如下圖所示：

Na2S2O3在此過程中表現(xiàn)________性。若向含Cr3+的廢水中加入過量NaOH溶液，會得到NaCrO2溶液，NaCrO2中Cr元素的化合價為_________價，反應(yīng)的離子方程式為______________________。

（2）交警常用一種“酒精檢測儀”檢測司機是否酒后駕車。其反應(yīng)原理如下，請配平該反應(yīng)方程式：

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

（3）已知存在平衡：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O。向K2Cr2O7溶液中加入Ba(NO3)2和Pb(NO3)2溶液，可析出BaCrO4和PbCrO4兩種沉淀，反應(yīng)的離子方程式為 （任意寫出其中一種即可）。此時溶液中c(Pb2+)：c(Ba2+)=_________________。

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

（4）工業(yè)上以鉻酸鉀（K2CrO4）為原料，采用電化學法制備K2Cr2O7，制備裝置如圖所示（陽離子交換膜只允許陽離子透過）。通電后陽極的電極反應(yīng)式為____________________。請結(jié)合方程式解釋反應(yīng)一段時間后，在陰極室得到濃KOH溶液的原因____________________。

Answer 1

【答案】還原 +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），陰極室發(fā)生反應(yīng)2H2O+ 2e-= H2↑+2OH-，c(OHˉ)增大；K+穿過陽離子交換膜進入陰極室，與OHˉ共同得到KOH

【解析】

(1)Na2S2O3是還原劑，把NaCrO2中Cr元素還原為+3價，生成的Cr3+與過量NaOH溶液反應(yīng)生成CrO2-；

(2)該反應(yīng)中Cr元素化合價由+6價變?yōu)?3價，C2H5OH中C元素化合價由-2價變?yōu)?1價，轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為6，據(jù)電子守恒、原子守恒配平方程式；

(3)根據(jù)濃度對平衡移動的影響規(guī)律進行分析；根據(jù)c(Pb2+)：c(Ba2+)==Ksp(PbCrO4)：Ksp(BaCrO4)進行計算；

(4)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，OHˉ失電子生成O2，陰極室發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，c（OH-）增大，K+穿過陽離子交換膜進入陰極室。

(1)Na2S2O3與六價鉻發(fā)生氧化還原反應(yīng)將六價的還原成+3價，所以Na2S2O3是還原劑，NaCrO2中Cr元素的化合價為+3價，向含Cr3+的廢水中加入過量NaOH溶液，反應(yīng)方程式為Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O；

(2)該反應(yīng)中Cr元素化合價由+6價變?yōu)?/span>+3價，C2H5OH中C元素化合價由-2價變?yōu)?/span>-1價，轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為6，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等知，CrO3的計量數(shù)是2，C2H5OH的計量數(shù)是3，再結(jié)合原子守恒配平方程式為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向逆反應(yīng)方向移動，所以反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72-+H2O+2Ba2+=2BaCrO4↓+2H+（或Cr2O72-+H2O+2Pb2+=2PbCrO4↓+2H+）；c(Pb2+)：c(Ba2+)==Ksp(PbCrO4)：Ksp(BaCrO4)=2.75×1013：1.25×1010=2.2×10-3；

(4)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為4OHˉ-4e-=O2↑+2 H2O，陰極室發(fā)生反應(yīng)2H2O+ 2e-= H2↑+2OH-，c（OH-）增大；K+穿過陽離子交換膜進入陰極室。

【點晴】

答題時注意沉淀溶解平衡的理解與計算，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵。難點是氧化還原反應(yīng)方程式的配平。氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)是反應(yīng)過程中發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移，而氧化劑得電子的總數(shù)(或元素化合價降低總數(shù))必然等于還原劑失電子總數(shù)(或元素化合價升高總數(shù))，根據(jù)這一原則可以對氧化還原反應(yīng)的化學方程式進行配平。配平的步驟：(1)標好價：正確標出反應(yīng)前后化合價有變化的元素的化合價。(2)列變化：列出元素化合價升高和降低的數(shù)值。(3)求總數(shù)：求元素化合價升高數(shù)和降低數(shù)的總數(shù)，確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學計量數(shù)。(4)配系數(shù)：用觀察法配平其他各物質(zhì)的化學計量數(shù)。(5)細檢查：利用“守恒”三原則(即質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒)，逐項檢查配平的方程式是否正確。