Question

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

（1）不同價態的鉻毒性不同，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________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。其反應原理如下，請配平該反應方程式：

（_____）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式為____________________。請結合方程式解釋反應一段時間后，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），陰極室發生反應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溶液反應生成CrO2-；

(2)該反應中Cr元素化合價由+6價變為+3價，C2H5OH中C元素化合價由-2價變為-1價，轉移電子總數為6，據電子守恒、原子守恒配平方程式；

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

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

(1)Na2S2O3與六價鉻發生氧化還原反應將六價的還原成+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，反應方程式為Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O；

(2)該反應中Cr元素化合價由+6價變為+3價，C2H5OH中C元素化合價由-2價變為-1價，轉移電子總數為6，根據轉移電子相等知，CrO3的計量數是2，C2H5OH的計量數是3，再結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向逆反應方向移動，所以反應的離子方程式為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)陽極發生氧化反應，電極反應式為4OHˉ-4e-=O2↑+2 H2O，陰極室發生反應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，掌握基礎是關鍵。難點是氧化還原反應方程式的配平。氧化還原反應的實質是反應過程中發生了電子轉移，而氧化劑得電子的總數(或元素化合價降低總數)必然等于還原劑失電子總數(或元素化合價升高總數)，根據這一原則可以對氧化還原反應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值。(3)求總數：求元素化合價升高數和降低數的總數，確定氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物的化學計量數。(4)配系數：用觀察法配平其他各物質的化學計量數。(5)細檢查：利用“守恒”三原則(即質量守恒、得失電子守恒、電荷守恒)，逐項檢查配平的方程式是否正確。