Question

在某反應(yīng)體系中，存在六種物質(zhì)：Cr³⁺、、、H⁺、H₂O和．已知：該反應(yīng)中氧化反應(yīng)只有Cr³⁺→Cr₂O該反應(yīng)過程中需要Ag⁺作催化劑，并加熱．
（1）寫出該反應(yīng)體系中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：______．
（2）已知中存在一個(gè)過氧鍵（-O-O-），則中硫元素的化合價(jià)為______．
（3）催化劑往往參加反應(yīng)，改變反應(yīng)途徑．用離子方程式表示Ag⁺的催化過程：______．
（4）若將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池，用石墨作電極，則負(fù)極反應(yīng)式為______，正極反應(yīng)式為______．

Answer 1

解：（1）題目給出的六種物質(zhì)，已知Cr³⁺→Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化反應(yīng)，一定有物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)，S₂O₈^2-中存在一個(gè)過氧鍵（-O-O-），其中有2個(gè)氧原子為-1價(jià)，硫元素為+6價(jià)．SO₄^2-中硫元素為+6價(jià)，故氧元素化合價(jià)降低，S₂O₈^2-為氧化劑，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒：2Cr³⁺+3S₂O₈^2-→Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-，由電荷守恒可知H⁺是生成物，由電荷守恒可知H₂O是反應(yīng)物，配平后離子方程式為：2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺，
故答案為：2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺；
（2）S₂O₈^2-中存在一個(gè)過氧鍵（-O-O-），其中有2個(gè)氧原子為-1價(jià)，令S元素化合價(jià)為a，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和等于所帶電荷，則：2a+6×（-2）+2×（-1）=-2，解得a=6，故S₂O₈^2-中硫元素化合價(jià)為+6，
故答案為：+6；
（3）Ag⁺是強(qiáng)氧化劑，能把Cr³⁺氧化為Cr₂O₇^2-，Ag⁺本身被還原為Ag，S₂O₈^2-將Ag氧化為Ag⁺，Ag⁺的催化過程的離子方程式為：6Ag⁺+2Cr³⁺+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6Ag↓+14H⁺、S₂O₈^2-+2Ag=2Ag⁺+2SO₄^2-，
故答案為：6Ag⁺+2Cr³⁺+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6Ag↓+14H⁺、S₂O₈^2-+2Ag=2Ag⁺+2SO₄^2-；
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺可知，負(fù)極電極反應(yīng)式為：2Cr³⁺+7H₂O-6e^-=Cr₂O₇^2-+14H⁺，正極電極反應(yīng)式為：3S₂O₈^2-+6e^-=6SO₄^2-，
故答案為：2Cr³⁺+7H₂O-6e^-=Cr₂O₇^2-+14H⁺；3S₂O₈^2-+6e^-=6SO₄^2-．
分析：（1）題目給出的六種物質(zhì)，已知Cr³⁺→Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化反應(yīng)，一定有物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)，S₂O₈^2-中存在一個(gè)過氧鍵（-O-O-），其中有2個(gè)氧原子為-1價(jià)，硫元素為+6價(jià)．SO₄^2-中硫元素為+6價(jià)，故氧元素化合價(jià)降低，S₂O₈^2-為氧化劑，根據(jù)原子守恒、電荷守恒、電子轉(zhuǎn)移守恒判斷H⁺、H₂O是反應(yīng)物還是生成物，配平書寫；
（2）S₂O₈^2-中存在一個(gè)過氧鍵（-O-O-），其中有2個(gè)氧原子為-1價(jià)，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和等于所帶電荷計(jì)算S₂O₈^2-中硫元素；
（3）Ag⁺是強(qiáng)氧化劑，能把Cr³⁺氧化為Cr₂O₇^2-，Ag⁺本身被還原為Ag，S₂O₈^2-將Ag氧化為Ag⁺；
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合（1）中的方程式書寫．
點(diǎn)評：本題考查氧化還原反應(yīng)、化合價(jià)計(jì)算、常用化學(xué)用語、原電池原理等，題目難度較大，判斷S₂O₈^2-中元素的化合價(jià)及書寫離子方程式是關(guān)鍵．