警惕铬的化合物的毒性

福建莆田十中黄昭明                                                                                   

[背景材料]铬的毒性与其存在的价态有关，六价铬比三价铬毒性高100倍，并易被人体吸收，且在体内会蓄积，三价格和六价格可以相互转化。三价铬主要被吸附在固体物质上面而存在于沉积物中；六价铬多溶于水中，而且是稳定存在的,只有在厌氧的条件下,才被还原为三价格。三价格的盐类可在中性或弱碱溶液中水解，生成不溶于水的氢氧化铬。在工业废水中主要存在六价格，而环境中的三价铬和六价铭可以相互转化，所以近来规定水质标准,倾向于根据铬的总含量，而不是根据六价铬的含量。

金属铬的危害非常大，会对身体许多方面造成损害。六价铬化合物对皮肤有刺激和致敏作用,使皮肤出现红斑、水肿、水疤、溃疡，皮肤斑贴试验呈阳性。铬疮是一种小型较深的溃疡,发生在面部、手部、下肢等部位。铬溃疡多发生于电镀、铬化学工业、硝皮工业等。日本曾报道2例铬引起鳞状上皮癌事件。铬酸盐及铬酸的烟雾和粉尘对呼吸道有明显损害，可引起鼻中隔穿孔、鼻黏膜渍疡、咽炎、肺炎。国外报道,铬可引起肺癌。长期接触铬酸盐，可出现胃痛、胃炎、胃肠道溃疡,伴有周身酸痛、乏力等，味觉和嗅觉可减退,甚至消失。

[知识链接]重铬酸钾呈橙红色晶体.Cr₂,(SO₄,)₃,呈无色，重铬酸钾作氧化剂可以氧化FeS₂、Cu₂S、Cus、H₂O₂等。高锰酸钾能氧化的还原剂，重铬酸钾也能氧化。重铬酸钾能氧化乙醇等有机物.颜色由橙黄色变成绿色，用于检验司机是否酒后驾驶。

[新题在线]根据上述材料,回答下列问题:

(1) 已知C₂H5OH、CH₃、COOH中氧为-2价，氢为+1价。交通警察检查司机是否酒后驾车的装置中发生化学反应的原理如下：2K₂,Cr₂,0₇+3C₂H₅0H+8H₂S0₄=3CH₃COOH2Cr₂(SO₄)₃+2K₂S0₄+11H₂0。

其中氧化剂是，氧化产物是，被还原的元素是。如果有4.6gC₂H₅OH(乙醇)参加反应，转移的电子数为。

(2) 工业废水中常含有一定量的CrO₄^2-和Gr₂0₇^2-,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理。常用的处理方法有三种。

方法1：沉淀法。例如，K₂Cr₂O₇+2Pb(NO₃)₂+H₂O=2PbCrO₄↓+2HNO₃+2KNO₃。

方法2：还原沉淀法。该法的主要反应的化学方程式如下：K₂Cr₂O₇+6FeSO₄+7H₂SO₄=K₂SO₄+Cr₂(SO₄)₃+3Fe₂(SO₄)₃+7H₂O。

1上述两种方法中，没有涉及氧化还原反应的是方法（填数字）。

2方法2中，还原剂是，还原产物是。在处理含+6价铬的废水中，往往加入硫酸亚铁铵[（NH₄)₂Fe（SO₄)₂]溶液，如果反应中转移电子a mol，则消耗2mol·L^-1硫酸亚铁溶液的体积

为L。

(3) 在实验室里，重铬酸钾是一种重要试剂，用于测定样品中某些成分含量。某反应体系中，有7种物质：K₂Cr₂O₇、H₂O、CO₂、H₂C₂O₄、H₂SO₄、Cr₂(SO4)₃、K₂SO₄。随着反应进行，有两种物质的浓度变化如图所示。

1在该反应中，二氧化碳是（填“反应物”或“产物”），判断的理由是。

2除二氧化碳外，该反应的反应物有，产物有。

3若在标准状况下，放出6.72 L二氧化碳，则参加反应的重铬酸钾的物质的量为mol。

【解题导引】（1）依题意，C₂H₅OH中碳为-2价，CH₃COOH中碳为0价（平均化合价），重铬酸钾中铬为+6价，硫酸铬中铬为+3价，只有铬元素和碳元素化合价变化，其他元素化合价没有变化。K2Cr2O7→Cr₂(SO₄)₃，铬由+6价降至+3价，重铬酸钾作氧化剂，硫酸铬是还原产物。C₂H₅OH→CH₃COOH，碳元素化合价由-2价升至0价，乙醇是还原剂，CH₃COOH（乙酸）是氧化产物。1 mol乙醇完全反应转移4mol电子，n(C₂H₅OH)=4.6g46g·mol^-1=0.1mol。4.6g乙醇完全反应转移电子为0.4mol。（2）方法1属于复分解反应，元素化合价都没有变化。方法2中，硫酸亚铁是还原剂，硫酸铬是还原产物。硫酸亚铁铵中，Fe²⁺→Fe³⁺,a mol硫酸亚铁铵完全反应，转移a mol电子。（3）1在化学反应中，随着反应进行，反应物的量逐渐减小，生成物的量逐渐增多。从图像看，H₂C₂O₄是反应物，Cr₂(SO₄）₃是产物。由此推知，重铬酸钾是反应物，二氧化碳是产物。2K₂Cr₂O₇+H₂C₂O₄→Cr₂(SO₄)₃+CO₂↑，由硫酸根守恒知，硫酸是反应物，硫酸钾是产物，由氢守恒知，水是产物。得出化学反应：K₂Cr₂O₇+H₂C₂O₄+H₂SO₄→K₂SO₄+Cr₂(SO₄)₃+CO₂↑+H₂O。3该反应中，只有铬、碳元素的化合价发生了变化。

H₂C₂0₄中碳为+3价，H₂C₂0₄→2CO₂,失去2e，K₂Cr₂0₇→Cr₂,(S0₄)₃,得到6e^-。生成1 mol二氧化碳要失去1 mol电子，而1 mol重铬酸钾完全反应得到6 mol电子。根据电子守恒，碳失去的电子总数等于铬得到电子总数。
n(CO₂)=6.72L 22.4 L·mol^-1=0.3 mol

n(K2Cr20,)=0.36mol=0.05mol
[答案](1)K₂Cr₂O₇；CH₃CO0H；铬(Cr)；0.4x6.02x10²³(2)①1
②FeSO₄；Cr₂(S0₄)₃；a2
(3)①产物；从图像看，H₂C₂O₄浓度随着反应进行而减小，它是反应物，该反应只有两种含碳化合物根据碳守恒,二氧化碳必是产物
②K₂Cr₂O₇、H₂C₂O₄、H₂SO₄；K₂SO₄、Cr₂(SO₂)₃、H₂O③0.05
[点评]重铬酸钾在氧化还原反应中,计算得电子数时易漏掉化学式中铬原子数“2”。重铬酸钾能氧化氯化氢,硝酸本身是强氧化剂，用稀硫酸酸化重铬酸钾溶液,增强其氧化性。

（本文发表于2018年10月3日《当代中学生报》第10期,国内统一刊号：CN36-0059）