Question

重鉻酸鈉俗稱紅礬鈉（Na₂Cr₂O₇·2H₂O）是重要的化工產品和強氧化劑。工業制備的流程如下：
 
請回答：
（1）已知Fe（CrO₂）₂中鉻元素是+3價，則Fe（CrO₂）₂中鐵元素是____價。
（2）化學上可將某些鹽寫成氧化物的形式，如Na₂SiO₃可寫成Na₂O·SiO₂，則Fe（CrO₂）₂可寫成____。
（3）煅燒鉻鐵礦時，礦石中難溶的Fe（CrO₂）₂生成可溶于水的Na₂CrO₄，反應化學方程式如下：
 
為了加快該反應的反應速率，可采取的措施是____。
（4）已知CrO₄^2—在不同的酸性溶液中有不同的反應，如：
 
①往混合溶液甲中加入硫酸必須適量的原因是____。
②混合溶液乙中溶質的化學式是____。
（5）+3、+6價鉻都有很強的毒性，+6價鉻的毒性更高，可誘發肺癌和鼻咽癌，所以制取紅礬鈉后的廢水中含有的Cr₂O₇^2—必須除去。工業上可用電解法來處理含Cr₂O₇^2—的廢水，下圖為電解裝置示意圖（電極材料分別為鐵和石墨）。通電后，Cr₂O₇^2—在b極附近轉變為Cr³⁺，一段時間后Cr³⁺最終可在a極附近變成Cr（OH）₃沉淀而被除去。

a電極的電極反應式是                      ，
b電極附近反應的離子方程式是                        。

Answer 1

（1）+2      （2）FeO?Cr₂O₃；
（3）粉碎礦石、升高溫度；
（4）①加入太少，不能完全除去碳酸鈉，過量會生成Na₂Cr₃O₁₀的副產物②Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄；
（5）2H⁺+2e^-=H₂↑，Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．

試題分析：（1）根據化合物中化合價代數和為零的原則，鐵元素的化合價為+2價
（2）根據鐵、鉻元素化合價，Fe（CrO₂）₂可寫成FeO?Cr₂O₃
（3）根據條件對反應速率的影響，適合該反應加快反應速率的條件是粉碎礦石，增大接觸面積、升高溫度；
（4）①加入硫酸的目的是除去碳酸鈉，太少，不能完全除去碳酸鈉，過量會生成Na₂Cr₃O₁₀的副產物②混合物乙溶質的化學式為Na₂Cr₂O₇和Na₂SO₄；
（5）b為陽極，發生氧化反應，而Cr₂O₇^2—在b極附近轉變為Cr³⁺發生了還原反應，所以b為鐵，失去電子被氧化為Fe²⁺；a為石墨，作陰極，所以a極氫離子放電產生氫氣，電極反應方程式為2H⁺+2e^-=H₂↑，Cr₂O₇^2—作氧化劑被還原，Fe²⁺作還原劑，被氧化成Fe³⁺，結合溶液的酸性環境得離子方程式為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O