Question

【题目】某小组为探究K2Cr2O7中Cr在不同条件下存在的主要形式及性质特点。室温下(除系列实验I中ii外)进行了如下系列实验：

系列实验I	装置	滴管中的试剂	试管中的试剂	操作	现象
i		1 mL水	4mL 0.1 mol·L-1 K 2Cr2O7 橙色溶液	振荡	溶液颜色略微变浅
ii		1 mL水		振荡 60℃水浴	溶液颜色较i明显变浅
iii		1 mL 18.4 mol·L-1 浓硫酸		振荡	溶液颜色较i明显变深
iv		1 mL 6 mol·L-1 NaOH 溶液		振荡	_____________________
v		3滴浓KI溶液	iv中溶液	振荡	无明显现象
vi		过量稀硫酸	v中溶液	边滴边振荡	溶液颜色由黄色逐渐变橙色，最后呈墨绿色

已知：K2CrO4溶液为黄色；Cr3+在水溶液中为绿色。

请按要求回答下列问题：

(1)写出K2C2O7在酸性条件下平衡转化的离子方程式：________________________。对比实验i与ii，可得结论是该转化反应的△H______0(填>”或“<”)。

(2)结合实验i、ii，分析导致ii中现象出现的主要因素是__________________。

(3)推测实验iv中实验现象为________________________。对比实验i、ii、iv中实验现象，可知，常温下K2Cr2O7中Cr在碱性条件下主要以______离子形式存在。

(4)对比实验v与vi，可知：在______条件下，+6价Cr被还原为______。

(5)应用上述实验结论，进一步探究含Cr2O72-废水样品用电解法处理效果的影响因素，实验结果如下表所示(Cr2O72-的起始浓度、体积，电压、电解时间等均相同)。

系列实验Ⅱ	i	ii	iii	iv
样品中是否加Fe2(SO4)3	否	否	加入5 g	否
样品中是否加入稀硫酸	否	加入1 mL	加入1 mL	加入1 mL
电极材料	阴、阳极均为石墨			阴极为石墨，阳极为铁
Cr2O72-	0.922	12.7	20.8	57.3

①实验中Cr2O72-在阴极的反应式：_________________________________________________。

②实验i中Fe3+去除Cr2O72-的机理如图所示，结合此机理，解释实验iv中Cr2O72-去除率提高较多的原因(用电极反应式、离子方程式和必要的文字说明)_____________________________。

Answer 1

【答案】 > c(H+) 温度 溶液颜色较i明显变浅 CrO42- 酸性 Cr3+ Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O Fe-2e-=Fe2+，6Fe2++14H++ Cr2O72-=6Fe3++2Cr3++7H2O， Fe3++e-=Fe2+， Fe2+继续还原Cr2O72-，Fe2+循环利用提高了Cr2O72-的去除率

【解析】

（1）根据实验vi的现象可知酸性条件下Cr2O72-发生水解；实验ii与实验i对比，当60℃水浴时，溶液颜色较i明显变浅，根据温度对化学反应平衡的影响效果作答；

（2）根据单一变量控制思想分析；

（3）因K2C2O7中存在平衡：试管c中加入NaOH溶液，消耗H＋，促使平衡向正反应方向进行；

（4）依据实验vi中现象解释；

（5）①实验中Cr2O72－应在阴极上放电，得电子被还原成Cr3＋，据此作答；

②根据图示，实验iv中阳极为铁，铁失去电子生成Fe2＋，Fe2＋与Cr2O72－在酸性条件下反应生成Fe3＋，Fe3＋在阴极得电子生成Fe2＋，继续还原Cr2O72－，据此分析。

（1）根据实验vi的现象可知酸性条件下Cr2O72-发生水解，其离子方程式为： 实验ii与实验i对比，当60℃水浴时，溶液颜色较i明显变浅，说明平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，△H>0

故答案为：>；

（2）根据单一变量控制思想，结合实验i、ii可知，导致ii中现象出现的主要因素为60℃水浴即温度，

故答案为：温度；

（3）因K2C2O7中存在平衡：试管c中加入NaOH溶液，消耗H＋，促使平衡向正反应方向进行，溶液颜色由橙色变为黄色，溶液颜色较i明显变浅，铬元素主要以CrO42-形式存在，

故答案为：溶液颜色较i明显变浅；CrO42-；

（4）实验vi中，滴入过量稀硫酸发现，溶液颜色由黄色逐渐变橙色，最后呈墨绿色，结合给定条件说明+6价的Cr元素变为+3价，所以在酸性条件下，+6价Cr可被还原为+3价，

故答案为：酸性；+3；

（5）①实验中Cr2O72－应在阴极上放电，得电子被还原成Cr3＋，电解质环境为酸性，因此Cr2O72－放电的反应式为Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，

故答案为：Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O；

②根据图示，实验iv中阳极为铁，铁失去电子生成Fe2＋，其离子方程式为：Fe-2e-=Fe2+，Fe2＋与Cr2O72－在酸性条件下反应生成Fe3＋，其离子方程式为：6Fe2++14H++ Cr2O72-=6Fe3++2Cr3++7H2O，Fe3＋在阴极得电子生成Fe2＋，Fe3++e-=Fe2+，继续还原Cr2O72－，Fe2＋循环利用提高了Cr2O72－的去除率，

故答案为：Fe-2e-=Fe2+，6Fe2++14H++ Cr2O72-=6Fe3++2Cr3++7H2O， Fe3++e-=Fe2+， Fe2+继续还原Cr2O72-，Fe2+循环利用提高了Cr2O72-的去除率。