Question

2012年10月8日發布的修訂版《機動車駕駛證申領和使用規定》，以其對違章駕駛員的嚴厲懲罰被人們稱為“史上最嚴交規”，其中飲酒后駕駛機動車的一次記12分。利用如下測試管可檢測司機是否酒后駕車，化學原理如下：

金屬鉻在化合物中主要有+3價和+6價兩種價態。+6價鉻化合物K₂CrO₄和K₂Cr₂O₇在水溶液中分別呈黃色和橙色，它們在溶液中存在如下平衡關系：2CrO₄^2-+2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O在酸性條件下+6價鉻化合物具有強氧化性，可以將C₂H₅OH氧化為CH₃COOH，本身被還原為Cr³⁺，Cr³⁺在水溶液中呈灰綠色。

（1）根據上述條件可知，在強酸性條件下+6價鉻主要以      （填“CrO^2-₄”或“Cr₂O^2-₇”）形式存在。如果司機酒后駕車，則測試管中的現象是    且超過法定警界線，反應的離子方程式為          。

（2）研究發現+6價鉻的毒性為+3價鉻的毒性的100～200倍，有多種方法可以將廢水中的+6價鉻轉化為+3價鉻以降低毒性。其中兩種方法如下：

方法一：電化學方法。將含Cr₂O^2-₇的酸性廢水加適量NaCl攪拌均勻并以Fe作電極進行電解。在陽極產生的Fe²⁺將Cr₂O^2-₇還原為Cr³⁺，在電解過程中溶液的pH不斷上升，最終Cr³⁺和Fe³⁺以Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀的形式析出。

①請分析溶液pH不斷上升的原因：                  。

②已知Fe³⁺和Cr³⁺變為Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀的pH如下表：

 

當溶液的pH范圍為____時，溶液中Fe³⁺已沉淀完全而Cr³⁺還沒有開始沉淀。

③當電路中通過3mol電子時，理論可還原Cr₂O^2-₇的物質的量為    mol。

方法二：還原沉淀法。將l0ml某含鉻（Cr₂O^2-₇）廢水用硫酸亞鐵銨[FeSO₄·(NH₄)₂SO₄·6H₂O]處理，反應中鐵元素和鉻元素完全轉化為沉淀，該沉淀經干燥后為nmolFeO·Fe_yCr_xO₃。

④不考慮處理過程中的實際損耗，下列敘述錯誤的是

A．反應中發生轉移的電子個數為3nx

B．該廢水中c（Cr₂O^2-₇）為50nx mol/L

C．消耗硫酸亞鐵銨的物質的量為n（l+y）mol

D．在FeO·Fe_yCr_xO₃中，x+y=2

 

Answer 1

【答案】

（14分）

（1）Cr₂O^2-₇ ；灰綠色；3C₂H₅OH+2 Cr₂O^2-₇ +16H⁺ =3CH₃COOH+4 Cr³⁺ +11H₂O；

（2）①電解時陰極消耗H⁺，Cr₂O^2-₇還原為Cr³⁺ 也消耗H⁺，所以pH不斷上升；

②3.7＜pH＜ 8.5；③0.25 mol；④A

【解析】

試題分析：

（1）因為在強酸性溶液中；2CrO₄^2-+2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O平衡向右移動；

Cr₂O^2-₇與C₂H₅OH反應生成Cr³⁺ 所以呈灰綠色；

根據氧化還原反應配平得 3C₂H₅OH+2 Cr₂O^2-₇ +16H⁺ =3CH₃COOH+4 Cr³⁺ +11H₂O；

（2）①電解時陰極的電極反應方程式為2H⁺ +2e=H₂ 另外溶液中還發生Cr₂O₇^2- +6 Fe²⁺+14 H⁺ = 2Cr³⁺                              

+6 Fe³⁺ +7 H₂O

②3.7＜pH＜8.5，溶液中Fe³⁺已沉淀完全而Cr³⁺還沒有開始沉淀；

③當電路中通過3mol電子時，會產生1.5mol Fe²⁺ ，再根據Cr₂O₇^2- +6 Fe²⁺+14 H⁺ = 2Cr³⁺ +6 Fe³⁺ +7 H₂O還原的Cr₂O₇^2- 為0.25mol ；

④反應中發生轉移的電子個數為ny；

考點：本題以探究實驗為基礎，考察學生對氧化還原反應的掌握情況。