Question

重铬酸钠俗称红矾钠（Na₂Cr₂O₇?2H₂O）是重要的化工产品和强氧化剂．工业上通过煅烧铬铁矿制取，其反应如下：
反应Ⅰ4Fe（CrO₂）₂+8Na₂CO₃+7O₂→2Fe₂O₃+8Na₂CrO₄+8CO₂
反应Ⅱ2CrO₄^2-+2H⁺→Cr₂O₇^2-+H₂O
反应Ⅲ3CrO₄^2-+4H⁺→Cr₃O₁₀^2-+2H₂O（副反应）
（1）上述反应中不属于氧化还原反应有______个．已知Fe（CrO₂）₂中铬元素是+3价，关于反应Ⅰ的下列说法中正确的是______．
a．被氧化的元素只有+3的Cr，被还原的元素只有0价的O
b．氧化剂与还原剂的物质的量之比为4：7
c．每生成1molCO₂，转移3.5mol电子
d．每摩尔+3的Cr能还原0.75mol氧气
（2）+6价铬的毒性很强，制取红矾钠后的废水中含有的Cr₂O₇^2-，可以用绿矾除去．测得反应后的溶液中含Cr³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺等阳离子．写出该反应的离子方程式并标出电子转移的方向和数目：______．
（3）某厂废水中含1.00×10^-3mol/L的Cr₂O₇^2-，其毒性较大．某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr₀．₅Fe_1.5FeO₄ （Cr的化合价为+3，Fe的化合价依次为+3、+2）．欲使1L该废水中的Cr₂O₇^2-完全转化为Cr_0.5Fe_1.5FeO₄．理论上需要加入______g FeSO₄?7H₂O．

Answer 1

解：（1）反应Ⅰ中Fe元素化合价由+2升高为+3，属于氧化还原反应，反应Ⅱ、反应Ⅲ中元素的化合价没有变化，不属于氧化还原反应，
反应Ⅰ中Fe元素化合价由4Fe（CrO₂）₂中+2升高为Fe₂O₃中+3，Cr元素化合价由Fe（CrO₂）₂中+3价升高为Na₂CrO₄中+6价，O元素化合价由中O价降低为-2价，
a．被氧化的元素有+3价的Cr、+2价的Fe，被还原的元素只有0价的O，故a错误；
b．O₂是氧化剂，Fe（CrO₂）₂是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为7：4，故b错误；
c．每生成1molCO₂，需要氧气为×1mol=mol，转移电子为mol×4=3.5mol，故c正确；子
d．Cr元素化合价由Fe（CrO₂）₂中+3价升高为Na₂CrO₄中+6价，每摩尔+3的Cr能还原氧气为=0.75mol，故d正确；
故答案为：2；cd；
（2）Cr元素由Cr₂O₇^2-中+6价降低为Cr³⁺中+3价，共降低6价，Fe元素化合价由Fe²⁺中+2价升高为Fe³⁺中+3价，共升高1价，化合价最小公倍数为6，故Cr₂O₇^2-系数为1，Fe²⁺的系数为6，由原子守恒可知，Cr³⁺的系数为2，Fe³⁺的系数为6，根据电荷守恒可知，H⁺为反应物，系数为14，由H元素守恒，H₂O为生成物，系数为7，配平后方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，反应转移电子数为6e^-，标出电子转移方向为，
故答案为：；
（3）1L废水中含n（Cr₂O₇^2-）=1.00×10^-3 mol，根据Cr原子、Fe原子守恒，可得：
Cr₂O₇^2-～～～4Cr_0.5Fe_1.5FeO₄～～～10FeSO₄?7H₂O，
所以理论上n（FeSO₄?7H₂O）=10n（Cr₂O₇^2-）=1.00×10^-3 mol×10=0.01mol，
所以m（FeSO₄?7H₂O）=0.01mol×278 g/mol=2.78g，
故答案为：2.78．
分析：（1）有电子转移的化学反应是氧化还原反应，其特征是有元素化合价的变化；
在氧化还原反应中，得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂，氧化剂被还原，还原剂被氧化，根据各物理量之间的关系式判断；
反应Ⅰ中Fe元素化合价由4Fe（CrO₂）₂中+2升高为Fe₂O₃中+3，Cr元素化合价由Fe（CrO₂）₂中+3价升高为Na₂CrO₄中+6价，O元素化合价由中O价降低为-2价，
a．被氧化的元素有+3价的Cr、+2价的Fe；
b．O₂是氧化剂，Fe（CrO₂）₂是还原剂，结合方程式判断；
c．生成1molCO₂，计算需要氧气物质的量，结合氧元素化合价变化计算转移电子；
d．Cr元素化合价由Fe（CrO₂）₂中+3价升高为Na₂CrO₄中+6价，根据电子转移守恒计算；
（2）Cr₂O₇^2-有强氧化性，亚铁离子有还原性，亚铁离子能被氧化生成铁离子，同时Cr₂O₇^2-被还原生成铬离子，根据氧化还原反应中得失电子数相等及原子守恒配平方程式，据此写出离子反应方程式；
（3）根据Cr原子、Fe原子守恒，可得：Cr₂O₇^2-～4Cr_0.5Fe_1.5FeO₄～10FeSO₄?7H₂O，据此计算n（FeSO₄?7H₂O），再根据m=nM计算FeSO₄?7H₂O的质量．
点评：本题以工业废水处理为载体，考查氧化还原反应基本概念、配平、电子转移表示与计算、离子方程式书写等，难度中等，（3）注意利用原子守恒进行的计算，是对学生综合能力的考查，是一道不错的能力考查题．