Question

8．醋酸亞鉻水合物[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O（相對(duì)分子質(zhì)量為376）是一種深紅色晶體．不溶于冷水，微溶于乙醇，不溶于乙醚（易揮發(fā)的有機(jī)溶劑）是常用的氧氣吸收劑．實(shí)驗(yàn)室中以鋅粒、三氯化鉻溶液、醋酸鈉溶液和鹽酸為主要原料制備醋酸亞鉻水合物，其裝置如圖所示，且儀器2中預(yù)先加入鋅粒．已知二價(jià)鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，不與鋅反應(yīng)．制備過程中發(fā)生的相關(guān)反應(yīng)如下：
Zn（s）+2HCl（aq）═ZnCl₂（aq）+H₂（g）
2CrCl₃（aq）+Zn（s）═2CrCl₂（aq）+ZnCl₂（aq）
2Cr²⁺（aq）+4CH₃COO^-（aq）+2H₂O（l）═[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O（s）
請(qǐng)回答下列問題：
（1）儀器1的名稱是分液漏斗．
（2）往儀器2中加鹽酸和三氯化鉻溶液的順序最好是C（選下面的A、B或C）；目的是讓鋅粒與鹽酸先反應(yīng)產(chǎn)生H₂，把裝置2和3中的空氣趕出，避免生成的亞鉻離子被氧化．
A．鹽酸和三氯化鉻溶液同時(shí)加入
B．先加三氯化鉻溶液一段時(shí)間后再加鹽酸
C．先加鹽酸一段時(shí)間后再加三氯化鉻溶液
（3）為使生成的CrCl₂溶液與CH₃COONa溶液順利混合，應(yīng)關(guān)閉閥門B（填“A”或“B”，下同），打開閥門A．
（4）當(dāng)儀器3中出現(xiàn)大量深紅色晶體時(shí)，關(guān)閉分液漏斗的旋塞．將裝置3中混合物快速過濾、洗滌和干燥．洗滌產(chǎn)品時(shí)，為了去除可溶性雜質(zhì)和水分，下列試劑的正確使用順序是b、c、a（填標(biāo)號(hào)）．
a．乙醚    b．去氧、冷的蒸餾水    c．無(wú)水乙醇
（5）已知其它反應(yīng)物足量，實(shí)驗(yàn)時(shí)取用的CrCl₃溶液中含溶質(zhì)9.51g，取用的醋酸鈉溶液為1.5L0.1mol/L；實(shí)驗(yàn)后得干燥純凈的[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O 9.4g，則該實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為
83.3%（不考慮溶解的醋酸亞鉻水合物）．
（6）鉻的離子會(huì)污染水，常溫下要除去上述實(shí)驗(yàn)中多余的Cr²⁺，最好往廢液中通入足量的空氣或氧氣，再加入堿液，調(diào)節(jié)pH至少為5.6才能使鉻的離子沉淀完全（鉻的離子濃度應(yīng)小于10^-5mol/L）．
[已知Cr（OH）₃的溶度積為6.3×10^-31，$\root{3}{63}$≈4，lg2≈0.3]．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)儀器結(jié)構(gòu)特征，可知儀器1為分液漏斗；
（2）二價(jià)鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，讓鋅粒與鹽酸先反應(yīng)產(chǎn)生H₂，把裝置2和3中的空氣趕出；
（3）利用生成氫氣，使裝置內(nèi)氣體增大，將CrCl₂溶液壓入裝置3中與CH₃COONa溶液順利混合；
（4）醋酸亞鉻水合物不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于鹽酸，據(jù)此選擇洗滌試劑；
（5）CrCl₃為0.06mol，得到CrCl₂為0.06mol，而CH₃COONa為0.15mol，由方程式可知CH₃COONa足量，根據(jù)CrCl₂計(jì)算[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O 的理論產(chǎn)量，進(jìn)而計(jì)算其產(chǎn)率；
（6）向廢液中通入足量的空氣或氧氣，將Cr²⁺氧化為Cr³⁺，根據(jù)Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.3×10^-31計(jì)算溶液中c（OH^-），再結(jié)合水的離子積計(jì)算c（H⁺），溶液pH=-lgc（H⁺）．

解答 解：（1）根據(jù)儀器結(jié)構(gòu)特征，可知儀器1為分液漏斗，故答案為：分液漏斗；
（2）二價(jià)鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，讓鋅粒與鹽酸先反應(yīng)產(chǎn)生H₂，讓鋅粒與鹽酸先反應(yīng)產(chǎn)生H₂，把裝置2和3中的空氣趕出，避免生成的亞鉻離子被氧化，故先加鹽酸一段時(shí)間后再加三氯化鉻溶液，
故答案為：C；讓鋅粒與鹽酸先反應(yīng)產(chǎn)生H₂，把裝置2和3中的空氣趕出，避免生成的亞鉻離子被氧化；
（3）利用生成氫氣，使裝置內(nèi)氣體增大，將CrCl₂溶液壓入裝置3中與CH₃COONa溶液順利混合，應(yīng)關(guān)閉閥門B，打開閥門A，
故答案為：B；A；
（4）醋酸亞鉻水合物不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于鹽酸，所以可以選用冷水和乙醚洗滌[Cr（CH₃COO）₂）]₂•2H₂O產(chǎn)品，最后再用乙醚洗滌干燥，故答案為：b、c、a；
（5）CrCl₃為$\frac{9.51g}{158.5g/mol}$=0.06mol，得到CrCl₂為0.06mol，而CH₃COONa為0.15mol，由方程式2Cr²⁺（aq）+4CH₃COO^-（aq）+2H₂O（l）═[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O（s）可知CH₃COONa足量，則得到[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O為0.06mol×$\frac{1}{2}$×376g/mol=11.28g，
所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為：$\frac{9.4g}{11.28g}$×100%=83.3%，
故答案為：83.3%；
 （6）向廢液中通入足量的空氣或氧氣，將Cr²⁺氧化為Cr³⁺，鉻的離子沉淀完全時(shí)，濃度應(yīng)小于10^-5mol/L，根據(jù)Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.3×10^-31，此時(shí)溶液中c（OH^-）=4×10^-9，溶液pH=-lgc（H⁺）=-lg$\frac{10{\;}^{-14}}{4×10{\;}^{-9}}$=5.6，
故答案為：空氣或氧氣；5.6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高考常見題型，題目難度中等，涉及化學(xué)儀器識(shí)別、對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、產(chǎn)率計(jì)算、溶度積有關(guān)計(jì)算、對(duì)信息的獲取與運(yùn)用等，注意對(duì)題目信息的應(yīng)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>