Question

10．醋酸亚铬水合物[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O（相对分子质量为376）是一种为红棕色晶体，极易被氧气氧化，微溶于乙醇，不溶于水和乙醚（易挥发的有机溶剂）．
实验原理：
（1）用锌将三价铬还原为二价或将正六价铬还原为二价铬，再与醋酸钠溶液作用制得[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O．写出下列实验中反应的离子方程式2Cr³⁺+Zn+4CH₃COO^-+2H₂O═Zn²⁺+[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O（用一个方程式表示）．
实验装置：如图．    
实验步骤：
①检查装置气密性后，往三颈烧瓶中依次加入过量锌粒、适量CrCl₃溶液．
②关闭K₂打开K₁，旋开分液漏斗的旋塞并控制好滴速．
③待三颈烧瓶内的溶液由深绿色（Cr³⁺）变为亮蓝色（Cr²⁺）时，把溶液转移到装置乙中，当出现大量红棕色晶体时，关闭分液漏斗的旋塞．
④将装置乙中混合物快速过滤、洗涤和干燥，称量．
实验问题与探究：
（2）仪器b的名称是分液漏斗．导管a的作用是平衡压强，有利于分液漏斗内的液体顺利滴下、并导气．
（3）实现步骤③中溶液自动转移至装置乙中的实验操作为关闭K₁，打开K₂．
（4）装置丙中导管口水封的目的是防止空气进入装置乙中氧化Cr²⁺．
（5）若使用该装置制备Fe（OH）₂，且能较长时间看到Fe（OH）₂白色沉淀现象．则在乙装置中应加入的试剂为NaOH（写化学式）溶液．
（6）已知其它反应物足量，实验时向甲中加50mL 1.2mol•L^-1的CrC1₃溶液；实验后得干燥纯净的[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O晶体9.4g，则该实验所得产品的产率为83.3%（不考虑溶解的醋酸亚铬水合物）．
（7）已知：常温下K_a（CCl₃ COOH）=1.0×10^-1mo1•L^-1，K_a（CH₃COOH）=1.7×10^-5•mol•L^-1，请设计实验证明三氯乙酸、乙酸的酸性强弱分别测定0.1 mol•L^-1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小，证明三氯乙酸的酸性强于乙酸．

Answer 1

分析 工作原理是：先在装置甲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．因此在装置甲中，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K₁让氢气充满整个装置，然后再关闭K₁，打开K₂，利用生成的氢气将装置甲中的二价铬离子压入装置乙中，跟醋酸钠反应生成醋酸亚铬水合物，装置丙的作用是：可以防止空气进入装置乙．
（1）用锌将三价铬还原为二价，再与醋酸钠溶液作用制得[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O，配平书写离子方程式；
（2）由仪器的结构特征，可知仪器b是分液漏斗；导管a平衡压强，有利于分液漏斗内的液体顺利滴下；
（3）关闭K₁，打开K₂，利用生成的氢气将装置甲中的二价铬离子压入装置乙中；
（4）可以防止空气进入装置乙；
（5）甲中制备亚铁盐，并用氢气排尽装置内空气，乙中盛放氢氧化钠；
（6）根据Cr原子守恒计算[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O 的理论产量，进而计算其产率；
（7）由电离平衡常数可知，三氯乙酸的酸性比乙酸的酸性强，可以测定相同浓度的pH验证．

解答 解：工作原理是：先在装置甲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．因此在装置甲中，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K₁让氢气充满整个装置，然后再关闭K₁，打开K₂，利用生成的氢气将装置甲中的二价铬离子压入装置乙中，跟醋酸钠反应生成醋酸亚铬水合物，装置丙的作用是：可以防止空气进入装置乙．
（1）用锌将三价铬还原为二价，再与醋酸钠溶液作用制得[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O，反应离子方程式为：2Cr³⁺+Zn+4CH₃COO^-+2H₂O═Zn²⁺+[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O，
故答案为：2Cr³⁺+Zn+4CH₃COO^-+2H₂O═Zn²⁺+[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O；
（2）由仪器的结构特征，可知仪器b是分液漏斗；导管a平衡压强，有利于分液漏斗内的液体顺利滴下、并导气，
故答案为：分液漏斗；平衡压强，有利于分液漏斗内的液体顺利滴下、并导气；
（3）关闭K₁，打开K₂，利用生成的氢气将装置甲中的二价铬离子压入装置乙中，
故答案为：关闭K₁，打开K₂；
（4）装置丙中导管口水封，可以防止空气进入装置乙中氧化Cr²⁺，
故答案为：防止空气进入装置乙中氧化Cr²⁺；
（5）甲中制备亚铁盐，并用氢气排尽装置内空气，再将亚铁盐压入乙中反应生成氢氧化亚铁，乙中盛放氢氧化钠溶液，
故答案为：NaOH；
（6）根据Cr原子守恒，[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O的质量为0.05L×1.2mol/L×$\frac{1}{2}$×376g/mol=11.28g，所得产品的产率为$\frac{9.4g}{11.28g}$=33.3%，
故答案为：83.3%；
（7）由电离平衡常数可知，三氯乙酸的酸性比乙酸的酸性强，证明三氯乙酸、乙酸的酸性强弱的实验方案为：分别测定0.1 mol•L^-1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小，证明三氯乙酸的酸性强于乙酸，
故答案为：分别测定0.1 mol•L^-1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小，证明三氯乙酸的酸性强于乙酸．

点评 本题考查了物质制备实验，涉及化学仪器识别、对操作与装置的分析评价、实验方案设计等，关键是明确反应原理与各装置作用，注意对题目信息的应用，难度中等．