Question

在某反應體系中存在六種物質：Cr³⁺、S₂O₈^2－、Cr₂O₇^2－、H⁺、H₂O和SO₄^2－。已知在該反應中氧化反應只有Cr³⁺→Cr₂O₇^2－，反應過程中需要Ag⁺作催化劑，并加熱。請回答下列問題：

   （1）已知S₂O₈^2－離子中存在一個過氧鍵（－O－O－），則S₂O₈^2－離子中硫元素的化合價為__________價。

   （2）寫出該反應體系中發生反應的離子方程式：_______________________________。

   （3）催化劑往往參加反應，改變反應途徑。用兩個離子方程式表示Ag⁺的催化過程：____________________________；________________________。

   （4）若將上述反應設計成一個原電池，用石墨作電極，則其負極反應式為：_____________________，正極反應式為：____________________________。

Answer 1

（1）+6（2分）  （2）2Cr³⁺+3S₂O₈^2－+7H₂OCr₂O₇^2－+6SO₄^2－+14H⁺（3分）

   （3）2Cr³⁺+6Ag⁺+7H₂O=Cr₂O₇^2－+6Ag↓+14H⁺（2分） 2Ag+S₂O₈^2－=2Ag⁺+2SO₄^2－（2分）

   （4）2Cr³⁺+7H₂O－6e^－= Cr₂O₇^2－+14H⁺（3分）     3S₂O₈^2－+6e^－=6SO₄^2－（3分）

解析：（1）過氧鍵中的兩個氧原子均為－1價，其他氧原子均為－2價。據此可計算出S₂O₈^2－離子中硫元素的化合價為+6價。（2）根據化合價升降相等和電荷守恒即可完成。

   （3）根據催化劑的概念，Ag⁺的催化過程是：Ag⁺先與Cr³⁺反應生成Ag和Cr₂O₇^2－，生成的Ag再與S₂O₈^2－反應生成Ag⁺和SO₄^2－。

   （4）負極發生氧化反應，是Cr³⁺放電；正極發生還原反應，是S₂O₈^2－放電。