Question

【題目】研究+6價鉻鹽不同條件下微粒存在形式及氧化性，某小組同學進行如下實驗：

已知：Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黃色)+2H+△H=+13.8kJ/mol，+6價鉻鹽在一定條件下可被還原為Cr3+，Cr3+在水溶液中為綠色。

（1）試管c和b對比，推測試管c的現象是_____________________。

（2）試管a和b對比，a中溶液橙色加深。甲認為溫度也會影響平衡的移動，橙色加深不一定是c(H+)增大影響的結果；乙認為橙色加深一定是c(H+)增大對平衡的影響。你認為是否需要再設計實驗證明？__________（“是”或“否”），理由是____________________________________________________。

（3）對比試管a、b、c的實驗現象，可知pH增大_____（選填“增大”，“減小”，“不變”）；

（4）分析如圖試管c繼續滴加KI溶液、過量稀H2SO4的實驗現象，說明+6價鉻鹽氧化性強弱為Cr2O72-__________CrO42-（填“大于”，“小于”，“不確定”）；寫出此過程中氧化還原反應的離子方程式_________。

（5）小組同學用電解法處理含Cr2O72-廢水，探究不同因素對含Cr2O72-廢水處理的影響，結果如表所示（Cr2O72-的起始濃度，體積、電壓、電解時間均相同）。

實驗	ⅰ	ⅱ	ⅲ	ⅳ
是否加入Fe2(SO4)3	否	否	加入5g	否
是否加入H2SO4	否	加入1mL	加入1mL	加入1mL
電極材料	陰、陽極均為石墨	陰、陽極均為石墨	陰、陽極均為石墨	陰極為石墨，陽極為鐵
Cr2O72-的去除率/%	0.922	12.7	20.8	57.3

①實驗ⅱ中Cr2O72-放電的電極反應式是________________。

②實驗ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的機理如圖所示，結合此機理，解釋實驗iv中Cr2O72-去除率提高較多的原因_______________。

Answer 1

【答案】溶液變黃色 否 Cr2O72-(橙色)+H2OCrO42-(黃色)+2H+正向是吸熱反應，若因濃H2SO4溶于水而溫度升高，平衡正向移動，溶液變為黃色。而實際的實驗現象是溶液橙色加深，說明橙色加深就是增大c(H+)平衡逆向移動的結果 減小 大于 Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O 陽極Fe失電子生成Fe2+，Fe2+與Cr2O72-在酸性條件下反應生成Fe3+，Fe3+在陰極得電子生成Fe2+，繼續還原Cr2O72-，Fe2+循環利用提高了Cr2O72-的去除率

【解析】

根據平衡移動原理分析對比實驗；注意從圖中找出關鍵信息。

（1）由Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黃色)+2H+及平衡移動原理可知，向重鉻酸鉀溶液中加入氫氧化鈉溶液后，可以減小溶液中的氫離子濃度，使上述平衡向正反應方向移動，因此，試管c和b（只加水，對比加水稀釋引起的顏色變化）對比，試管c的現象是：溶液變為黃色。

（2）試管a和b對比，a中溶液橙色加深。甲認為溫度也會影響平衡的移動，橙色加深不一定是c(H+)增大影響的結果；乙認為橙色加深一定是c(H+)增大對平衡的影響。我認為不需要再設計實驗證明，故填否。理由是：Cr2O72-(橙色)+H2OCrO42-(黃色)+2H+正向是吸熱反應，濃H2SO4溶于水會放出大量的熱量而使溶液的溫度升高，上述平衡將正向移動，溶液會變為黃色。但是，實際的實驗現象是溶液的橙色加深，說明上述平衡是向逆反應方向移動的，橙色加深只能是因為增大了c(H+)的結果。

（3）對比試管a、b、c的實驗現象，可知隨著溶液的pH增大，上述平衡向正反應方向移動，減小，而 增大，故減小。

（4）向試管c繼續滴加KI溶液，溶液的顏色沒有明顯變化，但是，加入過量稀H2SO4后，溶液變為墨綠色，增大氫離子濃度，上述平衡向逆反應方向移動，CrO42-轉化為Cr2O72-，Cr2O72-可以在酸性條件下將I-氧化，而在堿性條件下，CrO42-不能將I-氧化，說明+6價鉻鹽氧化性強弱為：Cr2O72-大于CrO42-；此過程中發生的氧化還原反應的離子方程式是Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O。

（5）①實驗ⅱ中，Cr2O72-在陰極上放電被還原為Cr3+，硫酸提供了酸性環境，其電極反應式是Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O。

②由實驗ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的機理示意圖可知，加入Fe2(SO4)3溶于水電離出Fe3+，在直流電的作用下，陽離子向陰極定向移動，故Fe3+更易在陰極上得到電子被還原為Fe2+，Fe2+在酸性條件下把Cr2O72-還原為Cr3+。如此循環往復，Fe3+在陰極得電子生成Fe2+，繼續還原Cr2O72-/span>，Fe2+循環利用提高了Cr2O72-的去除率。由此可知，實驗iv中Cr2O72-去除率提高較多的原因是：陽極Fe失電子生成Fe2+，Fe2+與Cr2O72-在酸性條件下反應生成Fe3+，Fe3+在陰極得電子生成Fe2+，繼續還原Cr2O72-，故在陰陽兩極附近均在大量的Fe2+，Fe2+循環利用提高了Cr2O72-的去除率。