Question

铬是常见的过渡金属之一，研究铬的性质具有重要意义。回答下列问题：

(1)在如图装置中，观察到装置甲中铜电极上产生大量的无色气体，而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。由此可知，金属活动性Cr________Cu(填“＞”“＜”或“＝”)；装置乙中正极的电极反应式为________。

(2)CrO₃和K₂Cr₂O₇均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。将含Cr₂O的废水加入电解槽内，用石墨和铁做电极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解。

①铁做________极(填“阳”或“阴”)。

②Cr₂O转化为Cr^3＋的离子方程式为________。

③阴极上Cr₂O、H^＋、Fe^3＋都可能放电。若Cr₂O放电，则阴极的电极反应式为______；若H^＋放电，则阴极区形成Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀，已知：常温下，Cr^3＋Cr(OH)₃CrO，则阴极区溶液pH的范围为________。

Answer

＞ NO＋2H＋＋e－= NO2↑＋H2O 阳 Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋= 2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O Cr2O＋6e－＋14H＋=2Cr3＋＋7H2O 8＜pH＜10(或10＞pH＞8)

【解析】

(1)根据原电池的工作原理以及原电池中电极的反应现象分析；

(2)结合电解的目的，根据电解原理分析解答。

(1)原电池中，负极上是失电子的氧化反应，装置甲铜电极上产生大量的无色气体，说明金属铜是正极，铬为负极；装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体为二氧化氮，则硝酸得到电子产生二氧化氮，发生还原反应的电极是正极，则金属铬是正极，铜作负极，由装置甲知铬的金属活动性比铜强，由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化；装置乙中正极的电极反应式为NO＋2H＋＋e－= NO2↑＋H2O；

(2)要将Cr2O转化为Cr3＋，需要有还原性物质，因此铁作阳极，失去电子生成Fe2＋，在酸性环境中，Fe2＋将Cr2O还原为Cr3＋，

①由以上分析知，铁作阳极；

②在酸性环境中，Fe2＋将Cr2O还原为Cr3＋，故Cr2O转化为Cr3＋的离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋= 2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O；

③阴极上发生得电子的还原反应，若Cr2O在阴极放电，则阴极的电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋=2Cr3＋＋7H2O；若H＋放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，根据Cr3＋Cr(OH)3CrO，要生成Cr(OH)3沉淀，则10-6mol/L＜c(OH-)＜10-4mol/L，则阴极区溶液pH的范围为8＜pH＜10(或10＞pH＞8)。