Question

6．元素鉻（Cr）在溶液中主要以Cr³⁺（藍紫色）、Cr（OH）₄^-（綠色）、Cr₂O₇^2-（橙紅色）、CrO₄^2-（黃色）等形式存在，Cr（OH）₃為難溶于水的灰藍色固體，回答下列問題：
（1）Cr³⁺與Al³⁺的化學性質相似，在Cr₂（SO₄）₃溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量，可觀察到的現象是藍紫色溶液變淺，同時有灰藍色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液．
（2）CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-在溶液中可相互轉化．室溫下，初始濃度為1.0mol•L^-1的Na₂CrO₄溶液中c（Cr₂O₇^2-）隨c（H⁺）的變化如圖所示．
①用離子方程式表示Na₂CrO₄溶液中的轉化反應2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O．
②由圖可知，溶液酸性增大，CrO₄^2-的平衡轉化率增大（填“增大“減小”或“不變”）．根據A點數據，計算出該轉化反應的平衡常數為1.0×10¹⁴．
③升高溫度，溶液中CrO₄^2-的平衡轉化率減小，則該反應的△H小于（填“大于”“小于”或“等于”）．
（3）在化學分析中采用K₂CrO₄為指示劑，以AgNO₃標準溶液滴定溶液中的Cl^-，利用Ag⁺與CrO₄^2-生成磚紅色沉淀，指示到達滴定終點．當溶液中Cl^-恰好完全沉淀（濃度等于1.0×10^-5 mol•L^-1）時，溶液中c（Ag⁺）為2.0×10^-5 mol•L^-1，此時溶液中c（CrO₄^2-）等于5.0×10^-3 mol•L^-1．（已知Ag₂ CrO₄、AgCl的K_sp分別為2.0×10^-12和2.0×10^-10）．
（4）+6價鉻的化合物毒性較大，常用NaHSO₃將廢液中的Cr₂O₇^2-還原成Cr³⁺，反應的離子方程式為5H⁺+Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）溶液Cr³⁺（藍紫色）和氫氧化鈉溶液反應生成Cr（OH）₃為難溶于水的灰藍色固體，和氫氧化鋁性質相似為兩性氫氧化物，溶于強堿；
（2）①圖象分析可知隨氫離子濃度增大，鉻酸根離子轉化為重鉻酸根離子；②溶液酸性增大，平衡2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O正向進行，CrO₄^2-的平衡轉化率增大；A點Cr₂O₇^2-的濃度為0.25mol/L，則消耗的CrO₄^2-的濃度為0.5mol/L，則溶液中的c（CrO₄^2-）=1.0mol/L-0.25mol/L×2=0.5mol/L，H⁺濃度為1×10^-7mol/L，計算反應的平衡常數；
③升高溫度，溶液中CrO₄^2-的平衡轉化率減小，平衡逆向移動；
（3）當溶液中Cl^-完全沉淀時，即c（Cl^-）=1.0×10^-5mol/L，依據Ksp（AgCl）=2.0×10^-10，計算得到c（Ag⁺）=$\frac{Ksp（AgCl）}{c（C{l}^{-}）}$，依據計算得到的銀離子濃度和溶度積常數計算此時溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（A{g}_{2}Cr{O}_{4}）}{{c}^{2}（A{g}^{+}）}$；
（4）利用NaHSO₃的還原性將廢液中的Cr₂O₇^2-還原成Cr³⁺．

解答 解：（1）Cr³⁺與Al³⁺的化學性質相似可知Cr₂（SO₄）₃溶液中逐滴加入NaOH溶液，先生成Cr（OH）₃灰藍色沉淀，繼續加入NaOH后沉淀溶解，生成綠色Cr（OH）₄^-；
故答案為：藍紫色溶液變淺，同時有灰藍色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液；
（2）①隨著H⁺濃度的增大，CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-的離子反應式為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，
故答案為：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O；
②溶液酸性增大，平衡2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O正向進行，CrO₄^2-的平衡轉化率增大；A點Cr₂O₇^2-的濃度為0.25mol/L，則消耗的CrO₄^2-的濃度為0.5mol/L，則溶液中的c（CrO₄^2-）=1.0mol/L-0.25mol/L×2=0.5mol/L，H⁺濃度為1×10^-7mol/L，此時該轉化反應的平衡常數為 K=$\frac{[C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}]}{[{H}^{+}]^{2}•[Cr{{O}_{4}}^{2-}]^{2}}$=$\frac{0.25}{0．{5}^{2}×（1{0}^{-7}）^{2}}$=1.0×10¹⁴，
故答案為：增大；1.0×10¹⁴；
③升高溫度，溶液中CrO₄^2-的平衡轉化率減小，平衡逆向移動，說明正方向放熱，則該反應的△H＜0，
故答案為：小于；
（3）當溶液中Cl^-完全沉淀時，即c（Cl^-）=1.0×10^-5mol/L，依據Ksp（AgCl）=2.0×10^-10，計算得到c（Ag⁺）=$\frac{Ksp（AgCl）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{2.0×1{0}^{-10}}{1.0×1{0}^{-5}}$=2.0×10^-5mol/L
此時溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（A{g}_{2}Cr{O}_{4}）}{{c}^{2}（A{g}^{+}）}$=$\frac{2.0×1{0}^{-12}}{（2.0×1{0}^{-5}）^{2}}$=5.0×10^-3mol/L，
故答案為：2.0×10^-5 ；5.0×10^-3；
（4）利用NaHSO₃的還原性將廢液中的Cr₂O₇^2-還原成Cr³⁺，發生反應的離子方程式為：5H⁺+Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-=2Cr³⁺⁺3SO₄^2-+4H₂O，
故答案為：5H⁺+Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O．

點評 本題考查化學反應原理的分析與探究、化學平衡常數、溶度積常數的計算的知識，注意平衡常數的理解應用，題目難度中等．