Question

【題目】鉻是一種銀白色的堅硬金屬，鉻的工業用途很廣，主要有金屬加工、電鍍、制革行業，這些行業排放的廢水和廢氣是環境中的主要污染源。請回答下面與鉻有關的一些問題。

(1)工業上冶煉鉻的主要步驟如圖1所示：

①已知步驟Ⅱ的反應方程式為：8Na2CrO4+6Na2S+23H2O=8Cr(OH)3↓+3Na2S2O3+22NaOH。該反應中氧化劑是___(填化學式)，生成1molCr(OH)3時轉移電子的物質的量為___mol；

②步驟IV中電解Cr2O3的陽極反應式為___；

(2)某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極，槽中盛放含鉻廢水，原理示意圖如圖2，A為電源的___(填“正極”“負極”)，陽極區溶液中發生的氧化還原反應為___。

(3)化學需氧量(COD)可量度水體受有機物污染的程度。它是在強酸并加熱條件下，用K2Cr2O7作強氧化劑處理水樣時所消耗的K2Cr2O7的量，換算成相當于O2的含量(以mg/L計)。某研究性學習小組測定某水樣的化學需氧量(COD)，過程如下：

Ⅰ.取VamL水樣于錐形瓶，加入10.00mL0.2500mol/L K2Cr2O7溶液；

Ⅱ.加碎瓷片少許，然后慢慢加入少量硫酸，混合均勻，加熱；

Ⅲ.反應完畢后，冷卻，加指示劑，用cmol/L的硫酸亞鐵銨(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定。終點時消耗硫酸亞鐵銨溶液VbmL(此步操作的目的是用Fe2+把多余的Cr2O72-反應成Cr3+)。

①Ⅰ中，量取K2Cr2O7溶液的儀器是___；

②Ⅱ中，碎瓷片的作用是___；

③該水樣的化學需氧量COD=___(用含c、Va、Vb的表達式表示)。

Answer 1

【答案】Na2CrO4 3 2O2--4e-=O2↑ 正極 Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 酸式滴定管(或移液管) 防止暴沸 8000×

【解析】

(1)①根據化合價升降法判斷、計算；

②步驟IV中電解Cr2O3的陽極反應為氧離子失去電子生成氧氣；

(2)由圖可知，B端生成氫氣，則B端氫離子得到電子，B為負極，A為正極；陽極反應生成的Fe2+與Cr2O72-發生氧化還原反應；

(3)①K2Cr2O7溶液具有氧化性；

②碎瓷片可防止液體劇烈沸騰；

③根據轉移電子數目相等計算。

(1)①8Na2CrO4+6Na2S+23H2O=8Cr(OH)3↓+3Na2S2O3+22NaOH中，Cr元素的化合價由+6價降低為+3價，則Na2CrO4為氧化劑，反應中生成1mol Cr(OH)3時轉移電子1mol×(6-3)=3mol；

②步驟IV中電解Cr2O3的陽極反應為氧離子失去電子生成氧氣，陽極反應式為2O2--4e-=O2↑；

(2)由圖可知，B端生成氫氣，則B端氫離子得到電子，B為負極，A為正極；陽極反應式為Fe-2e-=Fe2+，Fe2+與Cr2O72-發生氧化還原反應，則陽極區發生的氧化還原反應為Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

(3)①K2Cr2O7溶液具有氧化性，能腐蝕橡膠管，則量取K2Cr2O7溶液的儀器為酸式滴定管或移液管；

②碎瓷片可防止液體劇烈沸騰，其作用為防止暴沸；

③I中廢水中還原性物質與K2Cr2O7溶液發生氧化還原反應，Ⅲ中Fe2+把多余的Cr2O72-反應成Cr3+，由電子守恒可知，VamL廢液中還原性物質失去的電子為0.01L×0.25mol/L×2×3-cmol/L×Vb×10-3L=mol，由電子守恒，O2的含量n(O2)=mol，則COD=mol ×32g/mol×1000mg/g÷(Va×10-3L)=mg/L。