Question

【题目】铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为 1857 ℃。

(1)工业上以铬铁矿［主要成分是 Fe(CrO2)2］为原料冶炼铬的流程如图所示：

①Fe(CrO2)2中各元素化合价均为整数，则铬为_____价。

②高温氧化时反应的化学方程式为 ____。

③操作 a 由两种均发生了化学反应的过程构成的，其内容分别是_____、铝热反应。

(2)Cr(OH)3 是两性氢氧化物，写出其分别与 NaOH、稀盐酸反应时生成的两种盐的化学式_____。

(3)铬元素能形成含氧酸及含氧酸盐，初始浓度为 1mol·L1 的铬酸(H2CrO4)溶液中，测得所有含铬元素的微粒及浓度分别为： c(CrO42-)=0.0005 mol·L-1、c(HCrO4-)=0.1055 mol·L-1、c(Cr2O72-)=a mol·L-1。

①a＝ ____。

②KHCrO4 溶液中，c(H＋)_____c(OH－) (填“＞”、“＜”或“＝”)。

(4)某工厂采用电解法处理含 Cr2O72-的废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，Cr2O72-被还原成为 Cr3+，Cr3+在阴极区生成 Cr(OH)3 沉淀除去，工作原理

①写出电解时阴极的电极反应式 ____。

②电解装置中的隔膜为 ____ (填阴或阳)离子交换膜。

③写出 Cr2O72－被还原为 Cr3＋的离子方程式_____。

Answer 1

【答案】＋34Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO3===2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2灼烧使 Cr(OH)3 分解NaCrO2、CrCl30.447＞2H＋+2e－===H2↑ (或 2H2O+2e－===2OH－+H2 ↑) (1 分)阳Cr2O2－＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

【解析】

（1）①氧为-2价，Fe显＋2价，整个化合价代数和为0，即Cr的价态为＋3价；

②根据高温氧化，得到产物是Fe2O3和Na2CrO4以及CO2，因此有Fe(CrO2)2＋O2＋Na2CO3→Fe2O3＋Na2CrO4＋CO2，Fe(CrO2)2中Fe的化合价由＋2价→＋3价，升高1价，Cr由＋3价→＋6价，化合价高3价，Fe(CrO2)2共升高7价，氧气共降低4价，最小公倍数为28，因此反应方程式为：4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2；

③最后一步是铝热反应，是金属铝和金属氧化物发生置换反应，因此需要Cr(OH)3转化成氧化物，即灼烧使Cr(OH)3分解；

（2）参考氢氧化铝和酸、碱的反应，Cr(OH)3＋3HCl=CrCl3＋3H2O，Cr(OH)3＋NaOH=NaCrO2＋2H2O，和氢氧化钠、盐酸反应的产物是NaCrO2、CrCl3；

（3）根据铬元素守恒，则有c(CrO42-)＋c(HCrO4-)＋2c(Cr2O72-)=0.1，解得a=0.447mol·L-1，H2CrO4完全电离，因此HCrO4-只发生电离，溶液显酸性，即c(H＋)＞c(OH-)；

（4）①根据信息，生成Cr3＋与阴极区生成OH-反应，因此阴极上是水电离产生H＋放电，即阴极电极反应式为2H＋＋2e-=H2↑，或是2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-，阳极电极反应式为Fe－2e-=Fe2＋；

②Cr3+在阴极区生成 Cr(OH)3 ，因此电解装置中的隔膜为阳离子交换膜；

③Fe2＋被氧化，化合价由＋2价→＋3价，化合价升高1价，Cr2O72－中Cr的化合价由＋6价→＋3价，化合价降低3价，因此离子反应方程式为6Fe2++Cr2O72－+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。