综合题14.0分
化学

重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)是重要的化工原料,在化学工业和制药工业中常用作氧化剂。可用一种铬铁矿(主要成分:FeO·Cr2O3,还含有少量的Al2O3)通过以下流程来制取重铬酸钠。

回答下列问题:

23.写出Cr元素基态原子的外围电子排布式____。

24.步骤I中反应的化学方程式为:4FeO·Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2(g)=8Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2(g),反应中被氧化的元素是    ,生成2 mol Fe2O3时转移电子的物质的量为    mol。

25.步骤II中加入NaOH溶液时发生的化学反应方程式为   

26.+3、+6价铬都有很强的毒性,+6价铬的毒性更高,可诱发肺癌和鼻咽癌。工业上常用电解法来处理含Cr2O72-的废水,电解装置模拟示意图如右图(电极材料为铁和石墨)。通电后,Cr2O72-在b极附近转变为Cr3+,一段时间后Cr3+最终可在a极附近变成Cr(OH)3沉淀而被除去。a电极的电极材料是____,b电极附近生成Cr3+的反应的离子方程式是____。

27.将含Cr2O3为50%的铬铁矿30.4 kg,按上述流程制取产品Na2Cr2O7·2H2O,假设整个流程中铬元素的利用率为80%,则最终能制得Na2Cr2O7·2H2O    kg。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)3d54s1

解析

(1):Cr元素在第4周期,结合洪特规则,可知其有4个电子层,第一层2个电子,第二层排满8个电子,第三层最大容量18个电子,但由于亚层电子数量在半满态时性质比较稳定,故其亚层应该是3s23p63d5,第四层为一个电子,由于能级交错现象,其电子排布为1s22s22p63s23p64s13d5,由于习惯将相同电子层的写在一起,故为1s22s22p63s23p63d54s1,外层电子排布为3d54s1

考查方向

原子电子排布特点和洪特规则,能量最低原理,Al的两性特征,点解知识的相关理解,物质的量守恒的

解题思路

根据洪特规则,推断Cr元素的电子排布,由Al的两性写出其与碱的反应方程式,结合化学反应方程式及其中的化合价变化,判断电子的转移和其中反应物的物质的量之间的关系,根据点解的特性结合图示中的信息和电极材质的化学特性,判断相应电极的材质;由题目给出的反应物和生成物推断响应电极的电化学方程式;应用反应物和生成物中的关键元素物质的量守恒判断产物的质量,

易错点

相关规则和原理理解不清,以及点解的特点

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)Fe、Cr ;28

解析

(2):由化学方程式:4FeO·Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2(g)=8Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2(g)可知,其中化合价升高的有Fe元素和Cr元素,反应物和生成物相比,Fe2+→Fe3+,Cr3+→Cr6+,生成2mol的Fe2O3,参照反应式各个物质的系数,则同时生成8mol的Na2CrO4,故转移的电子物质的量为4mol+24mol=28mol;

考查方向

原子电子排布特点和洪特规则,能量最低原理,Al的两性特征,点解知识的相关理解,物质的量守恒的

解题思路

根据洪特规则,推断Cr元素的电子排布,由Al的两性写出其与碱的反应方程式,结合化学反应方程式及其中的化合价变化,判断电子的转移和其中反应物的物质的量之间的关系,根据点解的特性结合图示中的信息和电极材质的化学特性,判断相应电极的材质;由题目给出的反应物和生成物推断响应电极的电化学方程式;应用反应物和生成物中的关键元素物质的量守恒判断产物的质量,

易错点

相关规则和原理理解不清,以及点解的特点

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

(3)2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O

解析

(3):由于Al具有两性,故其氧化物与碱反应:Al2O3+NaOH=NaAlO2+H2O;

考查方向

原子电子排布特点和洪特规则,能量最低原理,Al的两性特征,点解知识的相关理解,物质的量守恒的

解题思路

根据洪特规则,推断Cr元素的电子排布,由Al的两性写出其与碱的反应方程式,结合化学反应方程式及其中的化合价变化,判断电子的转移和其中反应物的物质的量之间的关系,根据点解的特性结合图示中的信息和电极材质的化学特性,判断相应电极的材质;由题目给出的反应物和生成物推断响应电极的电化学方程式;应用反应物和生成物中的关键元素物质的量守恒判断产物的质量,

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相关规则和原理理解不清,以及点解的特点

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

(4)石墨 ;Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

解析

(4):30.4kg 含50%Cr2O3的铬铁矿,其含Cr2O3为30.4kg×50% = 15.2kg,参与反应时其利用率为80%,则参与反应的Cr2O3为15.2kg×80% = 12.16kg,Cr2O3的相对原子质量为152,根据Cr元素物质的量守恒,1分子Cr2O3生成1分子的Na2Cr2O7·2H2O,而Na2Cr2O7·2H2O相对分子质量为298,所以相对分子质量之比:152 / 298 = 12.16 / M(Na2Cr2O7·2H2O) , 故M(Na2Cr2O7·2H2O)=23.84kg

考查方向

原子电子排布特点和洪特规则,能量最低原理,Al的两性特征,点解知识的相关理解,物质的量守恒的

解题思路

根据洪特规则,推断Cr元素的电子排布,由Al的两性写出其与碱的反应方程式,结合化学反应方程式及其中的化合价变化,判断电子的转移和其中反应物的物质的量之间的关系,根据点解的特性结合图示中的信息和电极材质的化学特性,判断相应电极的材质;由题目给出的反应物和生成物推断响应电极的电化学方程式;应用反应物和生成物中的关键元素物质的量守恒判断产物的质量,

易错点

相关规则和原理理解不清,以及点解的特点

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

(5)23.84

解析

考查方向

原子电子排布特点和洪特规则,能量最低原理,Al的两性特征,点解知识的相关理解,物质的量守恒的

解题思路

根据洪特规则,推断Cr元素的电子排布,由Al的两性写出其与碱的反应方程式,结合化学反应方程式及其中的化合价变化,判断电子的转移和其中反应物的物质的量之间的关系,根据点解的特性结合图示中的信息和电极材质的化学特性,判断相应电极的材质;由题目给出的反应物和生成物推断响应电极的电化学方程式;应用反应物和生成物中的关键元素物质的量守恒判断产物的质量,

易错点

相关规则和原理理解不清,以及点解的特点