Question

【题目】实验小组研究酸性条件下K2Cr2O7溶液和H2O2溶液的反应。

（实验Ⅰ）向盛有H2O2溶液的试管中，加入过量的K2Cr2O7溶液和硫酸，振荡，溶液立即变为紫红色，此时pH＝1．溶液中持续产生气泡，最终溶液变为绿色。

资料：

ⅰ．Cr2(SO4)3溶液呈绿色。

ⅱ．酸性条件下，K2Cr2O7溶液和H2O2溶液反应生成CrO5，CrO5进一步反应生成Cr3+和O2。

ⅲ．CrO5是一种+6价Cr的过氧化物，其结构如图1，CrO5可溶于水，易溶于乙醚得到蓝色溶液。

ⅳ．乙醚是一种无色、不溶于水、密度比水小的有机溶剂，化学性质稳定。

(1)实验Ⅰ中产生的气体是O2，检验的方法是___________。

(2)实验Ⅰ的紫红色溶液中含有CrO5。

①验证紫红色溶液中含有CrO5的操作及现象是_________________。

②生成CrO5的反应不是氧化还原反应，反应的离子方程式是_______________。

(3)对实验Ⅰ中溶液变为绿色和产生O2的原因，作出如下假设：

a．CrO5在酸性溶液中不稳定，自身氧化还原生成Cr3+和O2。

b．CrO5在酸性条件下氧化了溶液中的H2O2，生成Cr3+和O2。

为验证上述假设，用图2装置进行实验Ⅱ和实验Ⅲ（夹持装置已略，B中石蜡油用于吸收挥发出的乙醚）。实验操作及现象如下：

（实验Ⅱ）

ⅰ．将20mL CrO5的乙醚溶液加入A中的20mLpH=1的稀硫酸中，不断搅拌，乙醚层由蓝色变为无色，水层变为绿色，O2体积为V mL。

ⅱ．步骤ⅰ结束后向A中加入少量K2Cr2O7溶液，轻轻搅拌，静置，乙醚层又显出蓝色。

（实验Ⅲ）

仅将实验Ⅱ中的pH＝1的稀硫酸替换为等量的含H2O2的pH=1的稀硫酸，重复实验。现象与实验Ⅱ相同，且O2体积仍为V mL。

①实验Ⅱ步骤ⅰ中消耗的CrO5与生成的O2的物质的量之比为2：3，补全离子方程式：2CrO5+____=2Cr3++3O2↑+_____+_____。

②甲同学认为依据实验Ⅱ和Ⅲ中生成O2的体积相同，无法说明假设b是否成立，其理由是_________。

(4)实验Ⅰ中总反应的离子方程式是__________。

Answer 1

【答案】将带火星的木条伸入试管中，木条复燃，说明生成的气体是O2 取少量紫红色溶液于试管中，加入乙醚，振荡，静置，液体分为两层，上层呈蓝色 Cr2O72﹣+4H2O2+2H+=2CrO5+5H2O 6H+ H2O2 2H2O 实验Ⅱ、Ⅲ中，O2来源于CrO5、H2O2中的﹣1价O，且﹣1价O过量，当CrO5的量相同时，生成O2的体积相同，因而由实验Ⅱ和Ⅲ中生成O2的体积相同无法说明假设b是否成立 Cr2O72﹣+3H2O2+8H+=2Cr3++3O2↑+7H2O

【解析】

(1)可用带有火星的木条检验氧气，方法是将带火星的木条伸入试管中，木条复燃，说明生成的气体是O2；

(2)①CrO5可溶于水，易溶于乙醚得到蓝色溶液，检验方法是取少量紫红色溶液于试管中，加入乙醚，振荡，静置，液体分为两层，上层呈蓝色；

②酸性条件下，K2Cr2O7溶液和H2O2溶液反应生成CrO5，且生成CrO5的反应不是氧化还原反应，反应的离子方程式为Cr2O72-+4H2O2+2H+═2CrO5+5H2O；

(3)①实验Ⅱ步骤ⅰ中消耗的CrO5与生成的O2的物质的量之比为2：3，反应中Cr元素化合价由+6价降低为+3价，O元素化合价由-1价升高到0价，且生成过氧化氢，反应的方程式为2CrO5+6H+═2Cr3++3O2↑+H2O2+2H2O；

②O2来源于CrO5、H2O2中的-1价O，且-1价O过量，当CrO5的量相同时，生成O2的体积相同，因而由实验Ⅱ和Ⅲ中生成O2的体积相同无法说明假设b是否成立；

(4)溶液中持续产生气泡，最终溶液变为绿色，生成气体为氧气，且生成Cr3+，反应的离子方程式为Cr2O72-+3H2O2+8H+═2Cr3++3O2↑+7H2O。