Question

5．醋酸亚铬水合物（[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O，深红色晶体）是一种氧气吸收剂，通常以二聚体分子存在，不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于盐酸．实验室制备醋酸亚铬水合物的装置如图甲所示，

涉及的化学方程式如下：
①Zn（s）+2H₂SO₄（aq）=ZnSO₄（aq）+H₂（g）
②2CrCl₃（aq）+Zn（s）=2CrCl₂（aq）+ZnCl₂（aq）；
③2Cr²⁺（aq）+4CH₃COO^-（aq）+2H₂O（l）?[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O（s）．
（1）CrCl₃溶液应放在装置装置2中（填写装置编号，下同），醋酸钠溶液应放在装置装置3中．装置4的作用是保持装置压强平衡，同时避免空气进入装置3．
（2）防止Cr²⁺被氧化，本实验中所有配制溶液的水需煮沸，其原因是去除水中的溶解氧，防止Cr²⁺被氧化．
（3）将生成的CrCl₂溶液与CH₃COONa溶液混合时的操作是打开阀门A、关闭阀门B （填“打开”或“关闭”）．
（4）本实验中锌粒须过量，其原因是产生足够的H₂，与CrCl₃充分反应得到CrCl₂．
（5）为洗涤[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O产品，下列方法中最适合的是C．
A．先用盐酸洗，后用冷水洗  B．先用冷水洗，后用乙醇洗
C．先用冷水洗，后用乙醚洗  D．先用乙醇洗涤，后用乙醚洗
（6）在稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中，探究加入硫酸铜溶液的量对氢气生成速率的影响．实验中Zn粒过量且颗粒大小相同，饱和硫酸铜溶液用量0～4.0mL，保持溶液总体积为100.0mL，记录获得相同体积（336mL）的气体所需时间，实验结果如图乙所示（气体体积均转化为标况下）．据图分析，a点和c点对应氢气生成速率是否相等相等（填“相等”或“不相等”）； b点对应的反应速率为v （ H₂SO₄）=1.0×10^-3mol•L^-1•s^-1．

Answer 1

分析 工作原理是：先在装置2中制备出二价的铬离子，在制备过程中，因为二价铬离子容易被空气中的氧气氧化成三价．因此在装置2中，我们要放入足够多的锌粒，一是还原三价铬，二是用来产生氢气排除装置内的空气．反应开始前，应该先打开B让氢气充满整个装置，然后再关闭B，打开A，让装置2中的二价铬离子进入装置3，跟醋酸钠反应生成醋酸亚铬水合物，醋酸钠溶液应放在装置3中，盐酸应放在装置1中，装置4的作用是：可以防止空气进入装置3．
（1）CrCl₃溶液应放在装置2中，醋酸钠溶液应放在装置3中，装置4的作用是：可以防止空气进入装置3；
（2）水中溶解的氧气可以氧化Cr²⁺；
（3）利用氢气的压力将装置2中的溶液压往装置3中进行反应；
（4）本实验中锌粒须过量，其原因是：①产生足够的H₂；②与CrCl₃充分反应得到CrCl₂ ；
（5）洗涤[Cr（CH₃COO）₂）]₂•2H₂O产品，主要是洗去附着在表面的没有反应掉的二价铬离子、氯离子、醋酸根离子、钠离子等，醋酸亚铬水合物不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于盐酸，所以可以选用冷水和乙醚洗涤[Cr（CH₃COO）₂）]₂•2H₂O产品；
（6）a、c两点生成等体积的氢气，需要的反应速率相等，所以两点对应的反应速率相等；根据b点生成的反应时间、生成氢气体积计算出消耗硫酸的平均反应速率．

解答 解：工作原理是：先在装置2中制备出二价的铬离子，在制备过程中，因为二价铬离子容易被空气中的氧气氧化成三价．因此在装置2中，我们要放入足够多的锌粒，一是还原三价铬，二是用来产生氢气排除装置内的空气．反应开始前，应该先打开B让氢气充满整个装置，然后再关闭B，打开A，让装置2中的二价铬离子进入装置3，跟醋酸钠反应生成醋酸亚铬水合物，醋酸钠溶液应放在装置3中，盐酸应放在装置1中，装置4的作用是：可以防止空气进入装置3．
（1）依据分析可知，CrCl₃溶液应放在装置2中，醋酸钠溶液应放在装置3中，由上述工作原理可知，装置4是保持装置压强平衡，同时避免空气进入装置3，
故答案为：装置2；装置3；保持装置压强平衡，同时避免空气进入装置3；
（2）实验中所用的溶液，配制用的蒸馏水都需事先煮沸，原因是：二价铬不稳定，极易被氧气氧化，需要去除水中的溶解氧，防止Cr²⁺被氧化；
故答案为：去除水中的溶解氧，防止Cr²⁺被氧化；
（3）实验开始生成H₂气后，为使生成的CrCl₂溶液与CH₃COONa溶液顺利混合，打开A关闭B，把生成的CrCl₂溶液压入装置3中反应，
故答案为：打开；关闭；
（4）锌的作用是和盐酸反应生成氢气，增大仪器中的压强将生成的CrCl₂溶液压入装置3，与CrCl₃充分反应得到CrCl₂，所锌要过量，
故答案为：产生足够的H₂；与CrCl₃充分反应得到CrCl₂；
（5）洗涤[Cr（CH₃COO）₂）]₂•2H₂O产品，主要是洗去附着在表面的没有反应掉的二价铬离子、氯离子、醋酸根离子、钠离子等，不能用乙醇和盐酸，因为醋酸亚铬水合物，是微溶于醇，易溶于盐酸，因此先用水洗去杂质离子，再用乙醚来洗去多余的水，多余的乙醚可以挥发掉，
故答案为：C；
（6）在a、c两点生成等量的氢气，消耗的时间相等，都是250s，根据v=$\frac{△c}{△t}$可知：a、c两点对应的氢气生成速率相等；
标准状况下336mL氢气的物质的量为0.015mol，反应消耗了0.015molH₂SO₄，硫酸的浓度变化为：△c（H₂SO₄）=$\frac{0.015mol}{0.1L}$=0.15mol/L，b点对应的平均反应速率为：v（H₂SO₄）=$\frac{0.15mol}{150s}$=1.0x10^-3mol•L^-1•s^-1，
故答案为：相等；1.0×10^-3mol•L ^-1•s^-1．

点评 本题主要考查影响化学反应速率的因素，并结合数据分析CuSO₄溶液对化学反应速率的影响等，侧重考查考生运用所学知识灵活作答，根据实验分析问题的思维能力，题目难度中等．