Question

在某反應體系中，存在六種物質：Cr³⁺、S2

O

2- 8

、Cr2

O

2- 7

、H⁺、H₂O和S

O

2- 4

．已知：該反應中氧化反應只有Cr³⁺→Cr₂O

2- 7

該反應過程中需要Ag⁺作催化劑，并加熱．
（1）寫出該反應體系中發生反應的離子方程式：

 

．
（2）已知S2

O

2- 8

中存在一個過氧鍵（-O-O-），則S2

O

2- 8

中硫元素的化合價為

 

．
（3）催化劑往往參加反應，改變反應途徑．用離子方程式表示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，則負極反應式為

 

，正極反應式為

 

．

Answer 1

考點：常見離子的檢驗方法

專題：離子反應專題

分析：（1）題目給出的六種物質，已知Cr³⁺→Cr₂O₇^2-發生氧化反應，一定有物質發生還原反應，S₂O₈^2-中存在一個過氧鍵（-O-O-），其中有2個氧原子為-1價，硫元素為+6價．SO₄^2-中硫元素為+6價，故氧元素化合價降低，S₂O₈^2-為氧化劑，根據原子守恒、電荷守恒、電子轉移守恒判斷H⁺、H₂O是反應物還是生成物，配平書寫；
（2）S₂O₈^2-中存在一個過氧鍵（-O-O-），其中有2個氧原子為-1價，根據化合價代數和等于所帶電荷計算S₂O₈^2-中硫元素；
（3）Ag⁺是強氧化劑，能把Cr³⁺氧化為Cr₂O₇^2-，Ag⁺本身被還原為Ag，S₂O₈^2-將Ag氧化為Ag⁺；
（4）負極發生氧化反應，正極發生還原反應，結合（1）中的方程式書寫．

解答： 解：（1）題目給出的六種物質，已知Cr³⁺→Cr₂O₇^2-發生氧化反應，一定有物質發生還原反應，S₂O₈^2-中存在一個過氧鍵（-O-O-），其中有2個氧原子為-1價，硫元素為+6價．SO₄^2-中硫元素為+6價，故氧元素化合價降低，S₂O₈^2-為氧化劑，根據電子轉移守恒：2Cr³⁺+3S₂O₈^2-→Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-，由電荷守恒可知H⁺是生成物，由電荷守恒可知H₂O是反應物，配平后離子方程式為：2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺，
故答案為：2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺；
（2）S₂O₈^2-中存在一個過氧鍵（-O-O-），其中有2個氧原子為-1價，令S元素化合價為a，根據化合價代數和等于所帶電荷，則：2a+6×（-2）+2×（-1）=-2，解得a=6，故S₂O₈^2-中硫元素化合價為+6，
故答案為：+6；
（3）Ag⁺是強氧化劑，能把Cr³⁺氧化為Cr₂O₇^2-，Ag⁺本身被還原為Ag，S₂O₈^2-將Ag氧化為Ag⁺，Ag⁺的催化過程的離子方程式為：6Ag⁺+2Cr³⁺+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6Ag↓+14H⁺、S₂O₈^2-+2Ag=2Ag⁺+2SO₄^2-，
故答案為：6Ag⁺+2Cr³⁺+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6Ag↓+14H⁺、S₂O₈^2-+2Ag=2Ag⁺+2SO₄^2-；
（4）負極發生氧化反應，正極發生還原反應，結合2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺可知，負極電極反應式為：2Cr³⁺+7H₂O-6e^-=Cr₂O₇^2-+14H⁺，正極電極反應式為：3S₂O₈^2-+6e^-=6SO₄^2-，
故答案為：2Cr³⁺+7H₂O-6e^-=Cr₂O₇^2-+14H⁺；3S₂O₈^2-+6e^-=6SO₄^2-．

點評：本題考查氧化還原反應、化合價計算、常用化學用語、原電池原理等，題目難度較大，判斷S₂O₈^2-中元素的化合價及書寫離子方程式是關鍵．