淺析鉻及其化合物在考查中的應(yīng)用

◇ 黑龍江 張 濤

淺析鉻及其化合物在考查中的應(yīng)用

◇ 黑龍江 張 濤

在中學(xué)化學(xué)教材人教版《必修2》和《選修5》中介紹了乙醇被酸性K2Cr2O7溶液氧化,在《選修4》中介紹了探究溶液的酸堿性對(duì)化學(xué)平衡的影響.高考試題以源于課本為理念,故鉻及其化合物在近幾年高考試題中頻繁出現(xiàn),考查考生的實(shí)際應(yīng)用能力,具有較強(qiáng)的綜合性.

1 鉻及其化合物知識(shí)簡(jiǎn)介

1)在酸性條件下,用鋅還原Cr3＋或均可得到藍(lán)色的Cr2＋:

2)灰綠色的Cr(OH)3呈兩性:

3)向含有Cr3＋的溶液中加入Na2S并不生成Cr2S3,因?yàn)镃r2S3在水中完全水解:

4)在堿性溶液中,[Cr(OH)4]－具有較強(qiáng)的還原性,可被H2O2氧化為

5)在酸性溶液中,Cr3＋還原性較弱,只有K2S2O8或KMnO4等強(qiáng)氧化劑才能將Cr3＋氧化為

7)重鉻酸鹽的溶解度較鉻酸鹽的溶解度大,向重鉻酸鹽溶液中加入Ag＋、Pb2＋、Ba2＋等離子時(shí),通常生成鉻酸鹽沉淀,例如:

此反應(yīng)用來(lái)鑒定Cr(Ⅵ)或Cr(Ⅲ).

2 例題分析

例1 鐵炭混合物(鐵屑和活性炭的混合物)、納米鐵粉均可用于處理水中的污染物.鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池.將含有的酸性廢水通過(guò)鐵炭混合物,在微電池正極上轉(zhuǎn)化為Cr3＋,其電極反應(yīng)式為_(kāi)_______.

分析 本題以鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池的原理來(lái)處理含有的酸性廢水的工業(yè)應(yīng)用,考查了酸性K2Cr2O7溶液具有強(qiáng)氧化性、原電池原理和電化學(xué)電極方程式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí).題中已給出在微電池正極上轉(zhuǎn)化為Cr3＋且溶液是酸性,則答案為

例2 元素鉻(Cr)在溶液中主要以Cr3＋(藍(lán)紫色)(綠色(橙紅色)(黃色)等形式存在,Cr(OH)3為難溶于水的灰藍(lán)色固體,回答下列問(wèn)題:

(1)Cr3＋與Al3＋的化學(xué)性質(zhì)相似.在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過(guò)量,可觀察到的現(xiàn)象是________.

圖1

ⅰ)用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)________.

(3)在化學(xué)分析中采用K2CrO4為指示劑,以 AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液中的Cl－,利用Ag＋與生成磚紅色沉淀,指示到達(dá)滴定終點(diǎn).當(dāng)溶液中Cl－恰好沉淀完全(濃度等于1.0×10－5mol·L－1)時(shí),溶液中c(Ag＋)為_(kāi)_______mol·L－1,此時(shí)溶液中為_(kāi)_______mol·L－1.

(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分別為2.0×10－12和2.0×10－10).

(4)＋6價(jià)鉻的化合物毒性較大,常用NaHSO3將廢液中的還原成Cr3＋,該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______.

分析 (1)給出信息Cr3＋與Al3＋的化學(xué)性質(zhì)相似,所以在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過(guò)量,可觀察到的現(xiàn)象與在Al2(SO4)3溶液中加入NaOH溶液直至過(guò)量的現(xiàn)象相同,考查了考生類(lèi)比遷移能力,但也有不同之處,就是溶液和生成物顏色的區(qū)別,結(jié)合題意可答出現(xiàn)象是藍(lán)紫色溶液變淺,同時(shí)有灰藍(lán)色沉淀生成,然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液.(2)給出初始濃度為1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液中隨c(H＋)的變化圖示信息,實(shí)質(zhì)上是《選修4》課本知識(shí)內(nèi)容.ⅰ)反應(yīng)為由圖可知,溶液酸性增大,平衡向右移動(dòng)的平衡轉(zhuǎn)化率增大;由圖象可知A點(diǎn)時(shí),溶液中由于起始時(shí)根據(jù)Cr元素守恒可知A點(diǎn)溶液中濃度為1.0× 10－7mol·L－1;此時(shí)該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)升高溫度,溶液中的平衡轉(zhuǎn)化率減小,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng),根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),故ΔH＜0.(3)利用Ksp計(jì)算考查考生計(jì)算能力,當(dāng)溶液中Cl－完全沉淀時(shí),即c(Cl－)＝1.0×10－5mol·L－1,由Ksp(AgCl)計(jì)算:c(Ag＋)＝Ksp(AgCl)/c(Cl－)＝2.0×10－5mol·L－1;再由Ksp(Ag2CrO4)計(jì)算: c(CrO24－)＝Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag＋)＝5×10－3mol· L－1.(4)＋6價(jià)鉻的化合物毒性較大是因?yàn)殂t元素處于高價(jià)態(tài),具有較強(qiáng)的氧化性,NaHSO3中的硫是＋4價(jià),具有較強(qiáng)的還原性,所以二者會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng),根據(jù)已知條件,結(jié)合守恒原理,可寫(xiě)出二者反應(yīng)的離子方程式為

鉻元素是第4周期的過(guò)渡元素,具有變價(jià)特征,鉻及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化涉及氧化還原反應(yīng)原理.化學(xué)平衡及移動(dòng)原理、難溶電解質(zhì)的溶解平衡及移動(dòng)原理,鉻及其化合物的性質(zhì)與鋁及其化合物的性質(zhì)相似現(xiàn)已成為高考的新題材,只要掌握相關(guān)原理及其兩性性質(zhì),具備一定的知識(shí)遷移應(yīng)用能力,正確解決此類(lèi)相關(guān)考題還是可行的.

(作者單位:黑龍江省七臺(tái)河市田家炳高級(jí)中學(xué))