Question

元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr³⁺(蓝紫色)、Cr(OH)₄⁻(绿色)、Cr₂O₇²⁻(橙红色)、CrO₄²⁻(黄色)等形式存在，Cr(OH)₃为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：

（1）Cr³⁺与Al³⁺的化学性质相似。在Cr₂(SO₄)₃溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，可观察到的现象是_________。

（2）CrO₄²⁻和Cr₂O₇²⁻在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 molL⁻¹的Na₂CrO₄溶液中c(Cr₂O₇²⁻)随c(H⁺)的变化如图所示。

①用离子方程式表示Na₂CrO₄溶液中的转化反应____________。

②由图可知，溶液酸性增大，CrO₄²⁻的平衡转化率__________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为__________。

③升高温度，溶液中CrO₄²⁻的平衡转化率减小，则该反应的ΔH______0(填“大于”“小于”或“等于”)。

（3）在化学分析中采用K₂CrO₄为指示剂，以AgNO₃标准溶液滴定溶液中Cl⁻，利用Ag⁺与CrO₄²⁻生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl⁻恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10⁻⁵ mol·L⁻¹)时，溶液中c(Ag⁺)为_______ molL⁻¹，此时溶液中c(CrO₄²⁻)等于__________ molL⁻¹。(已知Ag₂CrO₄、AgCl的K_sp分别为2.0×10⁻¹²和2.0×10⁻¹⁰)。

（4）+6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO₃将废液中的Cr₂O₇²⁻还原成Cr³⁺，该反应的离子方程式为______________。

Answer

（1）蓝紫色溶液变浅，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液；

（2）①2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O； ② 增大；1.0×1014 ；③小于；

（3）2.0×10-5 ；5×10-3；（4）Cr2O72−+3HSO3− +5H＋=2Cr3++3SO42−+4H2O。

【解析】

试题分析：（1）根据Cr3+与Al3+的化学性质相似，可知Cr(OH)3是两性氢氧化物，能溶解在强碱NaOH溶液中。向Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，首先发生反应：Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓，产生Cr(OH)3灰蓝色固体，当碱过量时，又会发生反应：Cr(OH)3+OH-= Cr(OH)4−，可观察到沉淀消失，溶液变为绿色。故观察到的现象为蓝紫色溶液变浅，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液；（2）①随着H+浓度的增大，CrO42-与溶液中的H+发生反应，反应转化为Cr2O72-的离子反应式为：2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O。②根据化学平衡移动原理，溶液酸性增大，c(H+)增大，化学平衡2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O向正反应方向进行，导致CrO42−的平衡转化率增大；根据图像可知，在A点时，c(Cr2O72-)=0.25 mol/L，由于开始时c(CrO42−)=1.0 mol/L，根据Cr元素守恒可知A点的溶液中CrO42-的浓度c(CrO42−)=0.5 mol/L；H+浓度为1.0×10-7 mol/L；此时该转化反应的平衡常数为；③由于升高温度，溶液中CrO42−的平衡转化率减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动，导致溶液中CrO42−的平衡转化率减小，根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向是吸热反应，所以该反应的正反应是放热反应，故该反应的ΔH＜0；（3）当溶液中Cl−完全沉淀时，即c(Cl-)=1.0×10−5 mol·L−1，根据溶度积常数Ksp(AgCl)=2.0×10−10，可得溶液中c(Ag+)=Ksp(AgCl)÷c(Cl-)=2.0×10−10÷(1.0×10−5 mol·L−1)=2.0×10-5 mol·L−1；则此时溶液中c(CrO42−)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)=2.0×10−12÷(2.0×10-5 mol·L−1)=5×10-3mol·L−1；（4） NaHSO3具有还原性，Cr2O72−具有氧化性，二者会发生氧化还原反应，根据已知条件，结合电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得二者反应的离子方程式为：Cr2O72−+3HSO3− +5H＋=2Cr3++3SO42−+4H2O。

【考点定位】考查化学平衡移动原理的应用、化学平衡常数、溶度积常数的应用、两性物质的性质等知识。

【名师点睛】两性氢氧化物是既能与强酸反应产生盐和水，也能与强碱反应产生盐和水的物质。化学平衡原理适用于任何化学平衡。如果改变影响平衡的一个条件，化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动。要会应用沉淀溶解平衡常数计算溶液中离子浓度大小，并根据平衡移动原理分析物质的平衡转化率的变化及移动方向，并根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒书写离子反应方程式。该题是化学平衡移动原理的重要应用，考查了学生对化学平衡移动原理、化学平衡常数、溶度积常数等含义的理解与应用，同时考查了物质的存在形式与溶液的酸碱性和物质的量多少的关系、离子反应和离子方程式的书写，是一个综合性试题。