Question

2012年10月8日发布的修订版《机动车驾驶证申领和使用规定》，以其对违章驾驶员的严厉惩罚被人们称为“史上最严交规”，其中饮酒后驾驶机动车的一次记12分。利用如下测试管可检测司机是否酒后驾车，化学原理如下：

金属铬在化合物中主要有+3价和+6价两种价态。+6价铬化合物K₂CrO₄和K₂Cr₂O₇在水溶液中分别呈黄色和橙色，它们在溶液中存在如下平衡关系：2CrO₄^2-+2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O在酸性条件下+6价铬化合物具有强氧化性，可以将C₂H₅OH氧化为CH₃COOH，本身被还原为Cr³⁺，Cr³⁺在水溶液中呈灰绿色。

（1）根据上述条件可知，在强酸性条件下+6价铬主要以      （填“CrO^2-₄”或“Cr₂O^2-₇”）形式存在。如果司机酒后驾车，则测试管中的现象是    且超过法定警界线，反应的离子方程式为          。

（2）研究发现+6价铬的毒性为+3价铬的毒性的100～200倍，有多种方法可以将废水中的+6价铬转化为+3价铬以降低毒性。其中两种方法如下：

方法一：电化学方法。将含Cr₂O^2-₇的酸性废水加适量NaCl搅拌均匀并以Fe作电极进行电解。在阳极产生的Fe²⁺将Cr₂O^2-₇还原为Cr³⁺，在电解过程中溶液的pH不断上升，最终Cr³⁺和Fe³⁺以Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀的形式析出。

①请分析溶液pH不断上升的原因：                  。

②已知Fe³⁺和Cr³⁺变为Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀的pH如下表：

 

当溶液的pH范围为____时，溶液中Fe³⁺已沉淀完全而Cr³⁺还没有开始沉淀。

③当电路中通过3mol电子时，理论可还原Cr₂O^2-₇的物质的量为    mol。

方法二：还原沉淀法。将l0ml某含铬（Cr₂O^2-₇）废水用硫酸亚铁铵[FeSO₄·(NH₄)₂SO₄·6H₂O]处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀，该沉淀经干燥后为nmolFeO·Fe_yCr_xO₃。

④不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是

A．反应中发生转移的电子个数为3nx

B．该废水中c（Cr₂O^2-₇）为50nx mol/L

C．消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n（l+y）mol

D．在FeO·Fe_yCr_xO₃中，x+y=2

 

Answer 1

【答案】

（14分）

（1）Cr₂O^2-₇ ；灰绿色；3C₂H₅OH+2 Cr₂O^2-₇ +16H⁺ =3CH₃COOH+4 Cr³⁺ +11H₂O；

（2）①电解时阴极消耗H⁺，Cr₂O^2-₇还原为Cr³⁺ 也消耗H⁺，所以pH不断上升；

②3.7＜pH＜ 8.5；③0.25 mol；④A

【解析】

试题分析：

（1）因为在强酸性溶液中；2CrO₄^2-+2H⁺Cr₂O₇^2-+H₂O平衡向右移动；

Cr₂O^2-₇与C₂H₅OH反应生成Cr³⁺ 所以呈灰绿色；

根据氧化还原反应配平得 3C₂H₅OH+2 Cr₂O^2-₇ +16H⁺ =3CH₃COOH+4 Cr³⁺ +11H₂O；

（2）①电解时阴极的电极反应方程式为2H⁺ +2e=H₂ 另外溶液中还发生Cr₂O₇^2- +6 Fe²⁺+14 H⁺ = 2Cr³⁺                              

+6 Fe³⁺ +7 H₂O

②3.7＜pH＜8.5，溶液中Fe³⁺已沉淀完全而Cr³⁺还没有开始沉淀；

③当电路中通过3mol电子时，会产生1.5mol Fe²⁺ ，再根据Cr₂O₇^2- +6 Fe²⁺+14 H⁺ = 2Cr³⁺ +6 Fe³⁺ +7 H₂O还原的Cr₂O₇^2- 为0.25mol ；

④反应中发生转移的电子个数为ny；

考点：本题以探究实验为基础，考察学生对氧化还原反应的掌握情况。