Question

【題目】實驗小組研究酸性條件下K2Cr2O7溶液和H2O2溶液的反應。

（實驗Ⅰ）向盛有H2O2溶液的試管中，加入過量的K2Cr2O7溶液和硫酸，振蕩，溶液立即變為紫紅色，此時pH＝1．溶液中持續產生氣泡，最終溶液變為綠色。

資料：

ⅰ．Cr2(SO4)3溶液呈綠色。

ⅱ．酸性條件下，K2Cr2O7溶液和H2O2溶液反應生成CrO5，CrO5進一步反應生成Cr3+和O2。

ⅲ．CrO5是一種+6價Cr的過氧化物，其結構如圖1，CrO5可溶于水，易溶于乙醚得到藍色溶液。

ⅳ．乙醚是一種無色、不溶于水、密度比水小的有機溶劑，化學性質穩定。

(1)實驗Ⅰ中產生的氣體是O2，檢驗的方法是___________。

(2)實驗Ⅰ的紫紅色溶液中含有CrO5。

①驗證紫紅色溶液中含有CrO5的操作及現象是_________________。

②生成CrO5的反應不是氧化還原反應，反應的離子方程式是_______________。

(3)對實驗Ⅰ中溶液變為綠色和產生O2的原因，作出如下假設：

a．CrO5在酸性溶液中不穩定，自身氧化還原生成Cr3+和O2。

b．CrO5在酸性條件下氧化了溶液中的H2O2，生成Cr3+和O2。

為驗證上述假設，用圖2裝置進行實驗Ⅱ和實驗Ⅲ（夾持裝置已略，B中石蠟油用于吸收揮發出的乙醚）。實驗操作及現象如下：

（實驗Ⅱ）

ⅰ．將20mL CrO5的乙醚溶液加入A中的20mLpH=1的稀硫酸中，不斷攪拌，乙醚層由藍色變為無色，水層變為綠色，O2體積為V mL。

ⅱ．步驟ⅰ結束后向A中加入少量K2Cr2O7溶液，輕輕攪拌，靜置，乙醚層又顯出藍色。

（實驗Ⅲ）

僅將實驗Ⅱ中的pH＝1的稀硫酸替換為等量的含H2O2的pH=1的稀硫酸，重復實驗。現象與實驗Ⅱ相同，且O2體積仍為V mL。

①實驗Ⅱ步驟ⅰ中消耗的CrO5與生成的O2的物質的量之比為2：3，補全離子方程式：2CrO5+____=2Cr3++3O2↑+_____+_____。

②甲同學認為依據實驗Ⅱ和Ⅲ中生成O2的體積相同，無法說明假設b是否成立，其理由是_________。

(4)實驗Ⅰ中總反應的離子方程式是__________。

Answer 1

【答案】將帶火星的木條伸入試管中，木條復燃，說明生成的氣體是O2 取少量紫紅色溶液于試管中，加入乙醚，振蕩，靜置，液體分為兩層，上層呈藍色 Cr2O72﹣+4H2O2+2H+=2CrO5+5H2O 6H+ H2O2 2H2O 實驗Ⅱ、Ⅲ中，O2來源于CrO5、H2O2中的﹣1價O，且﹣1價O過量，當CrO5的量相同時，生成O2的體積相同，因而由實驗Ⅱ和Ⅲ中生成O2的體積相同無法說明假設b是否成立 Cr2O72﹣+3H2O2+8H+=2Cr3++3O2↑+7H2O

【解析】

(1)可用帶有火星的木條檢驗氧氣，方法是將帶火星的木條伸入試管中，木條復燃，說明生成的氣體是O2；

(2)①CrO5可溶于水，易溶于乙醚得到藍色溶液，檢驗方法是取少量紫紅色溶液于試管中，加入乙醚，振蕩，靜置，液體分為兩層，上層呈藍色；

②酸性條件下，K2Cr2O7溶液和H2O2溶液反應生成CrO5，且生成CrO5的反應不是氧化還原反應，反應的離子方程式為Cr2O72-+4H2O2+2H+═2CrO5+5H2O；

(3)①實驗Ⅱ步驟ⅰ中消耗的CrO5與生成的O2的物質的量之比為2：3，反應中Cr元素化合價由+6價降低為+3價，O元素化合價由-1價升高到0價，且生成過氧化氫，反應的方程式為2CrO5+6H+═2Cr3++3O2↑+H2O2+2H2O；

②O2來源于CrO5、H2O2中的-1價O，且-1價O過量，當CrO5的量相同時，生成O2的體積相同，因而由實驗Ⅱ和Ⅲ中生成O2的體積相同無法說明假設b是否成立；

(4)溶液中持續產生氣泡，最終溶液變為綠色，生成氣體為氧氣，且生成Cr3+，反應的離子方程式為Cr2O72-+3H2O2+8H+═2Cr3++3O2↑+7H2O。