Question

（13分）
利用某含鉻廢液［含較低濃度的Na₂Cr₂O₇、Fe₂(SO₄)₃］制備K₂Cr₂O₇。
流程如下：
Ⅰ．用NaOH溶液調pH至3.6，產生紅褐色沉淀，過濾；
Ⅱ．向濾液中加入Na₂SO₃，一定操作后分離出Na₂SO₄；
Ⅲ．將分離出Na₂SO₄后的溶液調pH約為5，得到Cr(OH)₃沉淀；
Ⅳ．在KOH存在條件下，向Cr(OH)₃中加入足量H₂O₂溶液，得到黃色溶液；
Ⅴ．向黃色溶液中加入物質A后，溶液變為橙紅色，一定操作后得到K₂Cr₂O₇固體；
Ⅵ．測定K₂Cr₂O₇固體的純度。
已知：Cr₂O₇^2－（橙紅色）＋H₂O2CrO₄^2－（黃色）＋2H⁺
（1）步驟Ⅰ中紅褐色沉淀的化學式是     。
（2）步驟Ⅱ中加入Na₂SO₃的目的是     。
（3）步驟Ⅳ中反應的離子方程式是     。
（4）步驟Ⅴ中加入的物質A可以是     。（填序號）
a．KOH        b．K₂CO₃       c．H₂SO₄        d．SO₂
（5）步驟Ⅵ的操作是：取0.45 g K₂Cr₂O₇產品配成溶液，酸化后滴入18.00 mL
0.50 mol/L的FeSO₄溶液，恰好使Cr₂O₇^2－完全轉化為Cr³⁺。產品中K₂Cr₂O₇的純度是     。（注：K₂Cr₂O₇的摩爾質量為294 g/mol）
（6）向橙紅色的K₂Cr₂O₇溶液中，滴加Ba(NO₃)₂溶液，產生黃色沉淀，溶液pH減小。試推測黃色沉淀是     ，溶液pH變小的原因是     。

Answer 1

（13分）
（1）Fe(OH)₃  （1分）         
（2）將+6價的Cr還原為+3價    （2分）
（3）2Cr(OH)₃＋3H₂O₂＋4OH^-＝2CrO₄^2-＋8H₂O   （2分）
（4）c       （2分）；
（5）98%     （2分）
（6）BaCrO₄   （2分）；
K₂Cr₂O₇溶液中存在平衡：Cr₂O₇^2－（橙紅色）+H₂O2CrO₄^2－（黃色）+2H⁺，加入Ba(NO₃)₂溶液后，產生BaCrO₄沉淀，c (CrO₄^2－)降低，平衡正向移動，c (H⁺)增大。（2分）

解析試題分析：（1）步驟Ⅰ中紅褐色沉淀是氫氧化鐵，化學式是Fe(OH)₃；
（2）步驟Ⅲ中有Cr(OH)₃沉淀生成，說明之前的溶液中存在Cr³⁺，所以加入Na₂SO₃的目的是將+6價的Cr還原為+3價；
（3）根據已知得黃色是2CrO₄^2－的顏色，所以步驟Ⅳ中發生了氧化還原反應，反應的離子方程式是2Cr(OH)₃＋3H₂O₂＋4OH^-＝2CrO₄^2-＋8H₂O；
（4）根據Cr₂O₇^2－（橙紅色）＋H₂O2CrO₄^2－（黃色）＋2H⁺可知，加入的A物質可使平衡逆向移動，所以應是酸性物質，排除ab；二氧化硫具有還原性，可與CrO₄^2－反應又生成Cr³⁺，而硫酸不與CrO₄^2－反應，且能使平衡逆向移動，答案選c；
（5）FeSO₄的物質的量是0.018L×0.5mol/L=0.009mol，被氧化成Fe³⁺失電子的物質的量是0.009mol，設
K₂Cr₂O₇的物質的量是x，還原成Cr³⁺，得電子的物質的量對2x×3，根據得失電子守恒，有
2x×3=0.009mol，所以x=0.0015mol，則產品中K₂Cr₂O₇的純度是0.0015mol×294g/mol÷0.45g×100%=98%;
（6）由離子的顏色判斷該黃色沉淀是BaCrO₄ ；溶液中存在平衡：Cr₂O₇^2－（橙紅色）+H₂O2CrO₄^2－（黃色）+2H⁺，加入Ba(NO₃)₂溶液后，產生BaCrO₄沉淀，使c (CrO₄^2－)降低，平衡正向移動，c (H⁺)增大，pH降低。
考點：考查沉淀的判斷及化學式、離子方程式的書寫，運用信息的能力，氧化還原反應的計算，化學平衡的移動