◇ 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 鉻及其化合物知識簡介

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________.

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)電極方程式的書寫等知識.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________mol·L－1,此時(shí)溶液中為________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________.

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溶液直至過量的現(xiàn)象相同,考查了考生類比遷移能力,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,可寫出二者反應(yīng)的離子方程式為

鉻元素是第4周期的過渡元素,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),具備一定的知識遷移應(yīng)用能力,正確解決此類相關(guān)考題還是可行的.

(作者單位:黑龍江省七臺河市田家炳高級中學(xué))