某小組探究含Cr元素的化合物間的轉(zhuǎn)化,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。資料:
?。珻r元素的常見粒子:Cr2(橙色)、(黃色)、CrO5(溶于水,藍(lán)紫色,不穩(wěn)定)、Cr3+(綠色)、Cr(OH)3(藍(lán)灰色,難溶于水,可溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿)、Cr(OH)4-(亮綠色)。
ⅱ.H2O2在堿性環(huán)境中比在酸性環(huán)境中分解速率快。
ⅲ.在堿性環(huán)境中,O2不能氧化+3價(jià)鉻元素。實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下:
裝置 |
步驟 |
操作 |
現(xiàn)象 |
|
Ⅰ |
先滴入稀硫酸至pH≈2,再滴入5滴5%H2O2溶液,振蕩 |
溶液橙色加深。滴入H2O2溶液后迅速變?yōu)樗{(lán)紫色,有氣泡生成。稍后,無(wú)明顯氣泡時(shí),溶液由藍(lán)紫色完全變?yōu)榫G色 |
Ⅱ |
繼續(xù)緩慢滴入10滴2mol?L-1NaOH溶液,邊滴,邊振蕩 |
又有氣泡生成,溶液最終變?yōu)辄S色 |
(1)已知Cr
2(橙色)+H
2O?2
(黃色)+2H
+。請(qǐng)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋Ⅰ中滴入稀硫酸后溶液橙色加深的原因:
滴入稀硫酸,
c(H
+)增大,平衡向左移動(dòng),
c(Cr
2)增大,溶液橙色加深
滴入稀硫酸,
c(H
+)增大,平衡向左移動(dòng),
c(Cr
2)增大,溶液橙色加深
。
(2)Ⅰ中,溶液由橙色變?yōu)榫G色的總反應(yīng)的離子方程式是
Cr
2+8H
++3H
2O
2═2Cr
3++3O
2↑+7H
2O
Cr
2+8H
++3H
2O
2═2Cr
3++3O
2↑+7H
2O
。
(3)Ⅱ中,繼續(xù)滴入NaOH溶液后,又有氣泡生成的原因是
H2O2在堿性環(huán)境中比在酸性環(huán)境中分解速率快
H2O2在堿性環(huán)境中比在酸性環(huán)境中分解速率快
。
(4)Ⅱ中,繼續(xù)滴入NaOH溶液后,預(yù)測(cè)有Cr(OH)
3沉淀生成,但實(shí)驗(yàn)時(shí)未觀察到。提出假設(shè):在堿性環(huán)境中,+3價(jià)鉻元素被H
2O
2氧化。
①甲同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明假設(shè)成立:取少量Ⅰ中的綠色溶液,在滴入NaOH溶液前增加一步操作:
以排盡溶液中的溶解氧氣,排除干擾
以排盡溶液中的溶解氧氣,排除干擾
。然后滴入NaOH溶液,有藍(lán)灰色沉淀生成,繼續(xù)滴入NaOH溶液,沉淀溶解,溶液變?yōu)?
亮綠
亮綠
色。
②乙同學(xué)進(jìn)一步研究堿性環(huán)境對(duì)+3價(jià)鉻元素的還原性或H
2O
2的氧化性的影響,設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)。右側(cè)燒杯的溶液中,氧化劑是
H2O2
H2O2
。
開始時(shí)靈敏電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn),分別繼續(xù)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。
?。蜃髠?cè)燒杯中滴入NaOH溶液,出現(xiàn)藍(lán)灰色沉淀,繼續(xù)緩慢滴入NaOH溶液,靈敏電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)(電子從左向右運(yùn)動(dòng)),此時(shí)左側(cè)的電極反應(yīng)式為
。
ⅱ.向右側(cè)燒杯中滴入NaOH溶液,有微小氣泡生成,靈敏電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn),左側(cè)無(wú)明顯變化。此時(shí)原電池中的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為
2H2O2═2H2O+O2↑
2H2O2═2H2O+O2↑
。
(5)由上述實(shí)驗(yàn),Cr
2與H
2O
2、
與H
2O
2的氧化性強(qiáng)弱(填“>”或“<”):
酸性條件下,Cr
2 >
>
H
2O
2;
堿性條件下,
<
<
H
2O
2。